适度光反馈机制下希尔伯特变换法测位移

作     者：王德锋 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：禹延光

授予年度：2010年

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：光反馈自混合干涉 位移测量 希尔伯特相位恢复 

摘      要：光反馈自混合干涉测量技术可以提供高精度、非接触测量,并且测量系统具有结构简单、紧凑、易准直等优点,使得该技术在最近一二十年成为光干涉测量领域研究热点。该测量技术主要应用于物体运动速度测量、位移测量及激光器参数测量等方面。 本文对光反馈自混合干涉技术的理论进行了分析,提出了基于希尔伯特变换的位移测量方法。本文主要工作有以下几个方面： 首先,对光反馈自混合干涉理论模型进行了分析,通过对干涉信号相位等式的计算机仿真,得出了光反馈自混合干涉三种不同的反馈机制,即：弱光反馈、适度光反馈和强光反馈;研究了激光器参数对干涉信号的影响。 其次,本文对希尔伯特变换的理论进行了详细的介绍,并且利用希尔伯特变换对干涉信号的相位进行了恢复;通过对反正切函数的特性分析,得出了[0,2π]相位恢复公式;然后根据干涉信号的转折点对相位信息进行了完整恢复,在适度光反馈机制下对激光器的参数和外部物体的位移信息进行了测量。 第三,为了能提高测量精度,对实验数据进行了预处理。针对干涉信号噪声的特点运用了中值滤波和FIR滤波对干涉信号进行了去噪处理。在实验数据预处理的基础上对本论文提出的位移测量算法进行了实验数据的验证,结果表明该位移测量算法的相对误差约为0.28%。 最后,对论文进行了总结,并对位移测量系统需要进一步解决的问题进行了展望。