基于激光自混合干涉的绝对距离测量研究

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1、ｒ分类号ＬＴＨ７４４．５单位代碍：１０２２０密级：ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ硕±研究生学位论文论义颖目：基于激光自混合干涉的绝对距离测量研究：崔行说硕壬生：高两坤教授指导教师油气信息与控制工程‘：学科专业：油气信号与信息工程研究方向２０１６年５月１４日学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的，研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外本论文不包含其他个人已经发表或撰写

2、过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。１烤作者签名：ｉ巧＞日期：备学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留。、使用学位论文的规定学校有权保留学位论文并向国家主管部口或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文、、汇编学位论文，可被查阅和借阅，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存Ｗ公布论文的全部或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕±学位论文全文数据库》、《中国博±学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总

3、库。》。保密的学位论文在解密后适用本规定学位论文作者签名：＾％了论文指导教师签名：指导小组成员签名＾１＾＾＾＾＾ThesisfortheMasterdegreeinEngineeringAStudyOnAbsoluteDistanceMeasurementBasedOnLaserSelf-mixingInterferenceCandidate:XingyueCuiTutor:BingkunGaoSpecialty:OilandGasInformationAndControlEngineeringDateofo

4、ralexamination:14thMay.2016University:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生学位论文基于激光自混合干涉的绝对距离测量研究摘要激光自混合干涉是指激光器中发光二极管的出射光被外部目标物体散射或反射后，部分携带目标物体信息的光反射回激光腔谐振腔内，并与腔内的激光混合，从而引起激光器光电二极管输出光频率和功率变化的现象。半导体激光干涉测量技术是激光测量中的一种新兴技术，测量系统简单，仅由激光器、探测器、目标物体和信号处理电路组成。该系统不仅具有非接触、高精

5、度、抗干扰强、快速响应等特点，还兼具结构紧凑、易准直的优点，因此受到研究学者越来越多的关注并广泛应用于绝对距离、位移、振动传感等领域的测量。本文介绍了激光自混合干涉技术的基本理论，综述了其研究和应用进展，通过对L-K速率方程理论和三镜腔（F-P）理论的推导建立了激光自混合干涉的一般模型。对不同光反馈时的自混合干涉进行了分析并进行了波形仿真。基于自混合干涉基本理论，本文阐述了激光自混合干涉测距的原理，介绍了激光测距技术的分类并根据不同原理给出了三种测距方法，选择最佳测距方法设计了激光自混合测距的实验系统。根据实验结果分析了影响

6、测距精度的因素并通过优化参数进一步提高了实验系统的测距精度。在此基础上，本文又提出了一种提高测距精度的方案，即采用模拟锁相环技术对采集到的激光自混合信号进行处理，进一步改善自混合波形中的相位突变点使得自混合波形更为规整。通过实验仿真和误差对比，发现使用锁相环技术后激光自混合干涉测距的精度大大提高，验证了该改进方案的可行性。关键词：激光自混合干涉、自混合测距技术、锁相环II东北石油大学硕士研究生学位论文AStudyOnAbsoluteDistanceMeasurementBasedOnLaserSelf-mixingInter

7、ferenceABSTRACTLaserself-mixinginterferencereferstoemittinglightoflightemittingdiodeinlaserisreflectedorscatteredbytheexternaltargetobject,somelightwhichcarriestargetobjectinformationreflectedbackintothelasercavityresonator,andmixedwiththelaserincavity,therebycausi

8、ngthephenomenonoflaserlightphotodiodeoutputopticalfrequencyandpowerchange.Thesemiconductorlaserinterferencemeasurementtechniqueisanemerginglaserm