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如何用迈克尔孙干涉仪测量材料的微小长度变化
　　迈克尔逊干涉仪把一束激光分成两束，经过平面镜分别反射，再干涉，形成干涉环，如果有材料的长度的变化，反映出光程差的变化，这样，原来干涉相消的位置可能就会干涉相长，看起来就像环溢出或者收回，通过数干涉环溢出或者收回的个数，就可以计算长度变化的多少。　　折射率*变化的长珐耿粹际诔宦达为惮力度/激光波长=相位差=2*3.14*变化的干涉环数。　　这样就可以求出来了
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出门在外也不愁低频微小振动的激光干涉测量方法与实验研究--《哈尔滨工程大学》2007年硕士论文
低频微小振动的激光干涉测量方法与实验研究
【摘要】：
近年来，低频微小振动测试技术的研究受到了越来越多的重视，特别是随着现代工程技术的飞速发展，高精度的低频微小振动测量已经成为目前工业和科学发展中迫切需要解决的问题。在综合考虑了众多高精度测量方法的基础上，本文提出了一种用于低频微小振动测量的改进型迈克耳逊激光干涉仪。
文中设计了交流相位调制与跟踪的解调方案，增加了准猫眼动镜和PZT相位调制跟踪结构，并分析了干涉仪的工作原理及其结构组成。交流相位调制技术将信号检测由直流转变为交流，实现了信号的频谱搬移，消除了低频噪声的干扰，提高了测量分辨率；相位跟踪技术，有效的抑制了由于外界环境因素(温度、湿度和压强等)干扰引起的低频相位噪声，增强了系统的稳定性；准猫眼动镜不仅消除回射光束所引起的光源波动对干涉仪的影响，而且同角锥棱镜相比还避免了光束偏振度的变化，减少了系统误差，提高了系统的测量精度。
搭建了实验平台，对本文提出的激光干涉测量仪进行仿真实验。实验结果表明，干涉仪可以有效抑制诸如温度、湿度和压强等相位噪声的干扰，对100Hz振动信号信噪比为30dB，分辨率达到1nm，干涉仪可以实现低频微小振动的测量。
【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：TN247【目录】：
Abstract6-9
第1章 绪论9-16
1.1 高精度振动测量的目的与意义9
1.2 国内外研究现状9-14
1.3 本文的工作14-16
第2章 光学干涉仪设计16-30
2.1 迈克尔逊干涉测量原理16-17
2.2 光路结构的设计与优化17-25
2.2.1 准猫眼动镜分析18-21
2.2.2 参考动镜与参考补偿镜之间的位置关系分析21-23
2.2.3 入射光线与参考动镜夹角的选择23-24
2.2.4 光程差计算24-25
2.3 光路结构的误差分析25-29
2.3.1 参考反射镜组整体旋转25-27
2.3.2 参考反射镜组整体平移27-28
2.3.3 参考动镜与参考补偿镜非正交28-29
2.4 本章小结29-30
第3章 基于交流相位跟踪的信号解调方法30-44
3.1 基于锁相放大的信号解调方法30-33
3.1.1 相关检测原理30-32
3.1.2 锁相放大器工作原理32-33
3.2 信号解调电路分析33-38
3.3 静态工作点的选择38-39
3.4 基于交流相位跟踪的静态工作点稳定模型39-43
3.5 本章小结43-44
第4章 解调电路的设计与实现44-54
4.1 信号通道的电路设计与实现44-47
4.1.1 光电探测器44-45
4.1.2 前置放大器45-46
4.1.3 带通滤波器46-47
4.2 参考通道的电路设计与实现47-50
4.2.1 基准信号发生器47-49
4.2.2 带通滤波器49
4.2.3 移相器49-50
4.3 相关器的设计与实现50-51
4.3.1 乘法器50-51
4.3.2 积分器51
4.4 工作点稳定电路的设计51-53
4.5 本章小结53-54
第5章 实验研究与实验结果分析54-63
5.1 实验系统的建立54-57
5.1.1 实验前的准备54-56
5.1.2 实验系统组成56-57
5.2 振动测量实验57-60
5.3 实验结果分析60-62
5.4 本章小结62-63
参考文献65-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果69-70
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微小长度变化量的实验研究
总结了光杠杆放大法、千分表测量法、光的干涉测量法和光的衍射测量法测量微小长度变化量的方法,通过对实验装置进行相应的改造与组装,并用其测量原理和方法以及相关的实验装置对金属受热时的微小伸长量及线胀系数进行了相应的测定,同时对实验结果和误差进行了比较与分析.实验表明,4种测量方法中千分表测量法的相对误差和标准偏差均接近最小值,是4种方法中最理想的测量方法.该实验也有利于激发学生的创新意识,培养他们的研究潜能.
ZHOU Ju-lin
MEI Xiao-an
作者单位：
湖南理工学院物电学院,湖南岳阳,414006
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湖南省教育厅科研项目，湖南省教育厅教改项目
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