基于光电检测技术的非接触式横向形变测量系统的研究

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1、分类号学校代码10495ＵＤＣ学号武汉纺织大学硕士学位论文基于光电检测技术的非接触式横向形变测量系统的研究作者姓名：王攀指导教师：黄承义王东学科门类：工学专业：检测技术与系统研究方向：光电检测完成日期：二零一六年三月WuhanTextileUniversityM.E.DissertationResearchonthenon-contactmeasurmentsystemoflateraldeformationbasedonthephotoelectricdetectiontechnologyByWangPanDirected

2、byProfessorHuangChenYiWangDongMarch2016独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解武汉纺织大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权武汉纺织大学可以将学位论文的全部或部分内

3、容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要众所周知，物体在受到轴向加载的过程中，由于泊松效应的存在，物体在轴向产生加载形变的同时，其横向也会发生变形。横向形变是表征材料力学特征的重要性能参数，因此横向形变的测量也可作为探究材料力学响应的重要方法和手段。本文设计了一套基于光电检测技术的横向形变测量系统，以半导体激光器作为光源，采用硅

4、光二极管为核心器件构成的光电检测电路进行光电转换，利用高性能数字示波器对电信号进行捕获、存储、运算及分析，能够实时的、非接触的方式对被测物体的横向变形进行测量。本文利用多模光纤(MMF)对半导体激光器发射的高斯光束进行匀光处理，从光纤传输特性入手，详细分析了多模光纤对高斯光束的匀光作用的理论原理，并在此基础上设计了一套光束能量匀化系统，经试验测试表明，经多模光纤处理后的激光束能量分布趋向均匀化；与此同时，为减弱了由于光纤匀光带来的光束能量衰减，还进一步采用了增透膜技术以保持光束能量的稳定性。光电探测器是构成本测量系统的另一个

5、重要的光电转换关键部件，它将形变引起的光信号的能量变化转换成电信号的电压变化。要实现形变的精确测量，光电探测器要求要有良好的线性输出特性以及优秀的抗干扰能力。本文通过对光电检测电路的线性特性和噪声特性进行分析，设计了一种低噪声、线性特性良好的光电检测电路，并通过实验对电路的噪声信号和线性特性进行检测，实验结果表明电路的信噪比高、线性特性良好。本文通过微控电子材料性能试验机，对弹性性能良好的哑铃状橡胶样片进行单轴拉伸实验。通过光电检测系统对橡胶试件的横向变形进行实时监测，捕捉光电转化的电信号进行分析计算，将测算的形变量与实际形

6、变量进行比对。对比结果表明：该测试系统性能稳定，抗干扰能力强，可以满足横向应变测量的精度需求。论文最后对全文的研究成果进行了总结，指出了本文存在的不足，并提出了课题下一步的研究方向。关键词：横向形变；激光器；光电检测；多模光纤；增透膜；单轴拉伸研究类型：研究报告ABSTRACTItiswellknowthat,whentheobjectintheprocessofbeingloadedintheaxialdirection,duetothePoissoneffect,theobjectswillproducedeformat

7、ionintheaxialdirection,andthelateraldeformationwilloccuratthesametime.Lateraldeformationisoneofthemostimportantparameterstocharacterizethemechanicalcharacteristics,someasuringthelateraldeformationcanalsobeusedasanimportantmethodandmeanstoexplorethemechanicalrespons

8、eofmaterials.Wedesignakindoflateraldeformationmeasurementsystembasedonthephotoelectricdetectiontechnology.Asemiconductorlaserisuesdasalightsource