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基于光电振荡的高精度大尺寸长度测量方法研究

作　者: 王婧
导　师: 杨学友
学　校: 天津大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 大尺寸测量光电振荡激光测距微波频率测量
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

为了在大尺度空间内实现更高的测距精度，研究了一种基于光电振荡器原理的大尺寸高精度测距方法，把距离测量转化为对微波信号频率的测量，相比传统的脉冲测距、相位测距和干涉测量，该测量方法从原理上可以实现绝对距离测量，同时保持微米级的测量精度。讨论了导致系统不稳定性及测量误差的主要因素，提出了可能的发展方向和改进方案，通过方法优化，采用更多的控制手段，有望把测量范围和精度进一步提高。本文研究的主要内容包括：1、深入研究了面向大型机械加工的大尺寸高精度测距方法，研究了一种新的测距方法和思路。2、比较传统测距技术的优劣，分析了基于光电振荡原理测距方法的优势，建立了频率-长度的关系测量系统，并研究了单环路、多环路等测量方案。3、合理选择实验器件，按照所设计的测量方法完成了测量实验，并对实验结果进行分析，在百米的测量范围，测量误差能达到微米级，提出了可能的误差补偿方案。4、根据方案设计了测量误差补偿实验，补偿测量误差在微米级，取得了理想的补偿效果，验证了该试验方法的准确性和可行性。5、分析了可能引起测量误差的因素，对方案进行优化调整，提出了下一步实验发展的方向。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 引言  8-9
  1.2 课题来源及意义  9-10
  1.3 激光测距技术  10-14
    1.3.1 脉冲测距  10-11
    1.3.2 相位测距  11-12
    1.3.3 调频激光测距  12-13
    1.3.4 干涉测距  13-14
  1.4 国内外测距设备发展现状  14-15
  1.5 课题主要内容  15-17
第二章光电振荡器测距原理  17-27
  2.1 光电振荡器  18-22
    2.1.1 光电振荡器的原理  18-20
    2.1.2 OEO测距原理  20-22
  2.2 振荡模式  22-27
    2.2.1 起振条件  22-24
    2.2.2 模式选择  24-25
    2.2.3 多种环路结构  25-27
第三章测距系统及实验  27-42
  3.1 测距系统设计  27-29
  3.2 实验准备  29-34
    3.2.1 器件选择  29-31
    3.2.2 接地检测  31-33
    3.2.3 实验前测试  33-34
  3.3 测距实验  34-40
    3.3.1 长度测量  34-37
    3.3.2 补偿实验  37-40
    3.3.3 补偿测量方案  40
  3.4 本章总结  40-42
第四章数据分析、误差及方案改进  42-51
  4.1 数据分析  42-44
    4.1.1 确定振荡级次  42
    4.1.2 分辨力分析  42-44
  4.2 误差分析  44-46
    4.2.1 温湿度及折射率  44-45
    4.2.2 色散和偏振态  45-46
    4.2.3 电噪声  46
  4.3 方案改进  46-49
    4.3.1 空间光路实验  46-47
    4.3.2 双波长双环路  47-49
  4.4 小结  49-51
第五章总结与展望  51-53
  5.1 全文总结  51
  5.2 全文展望  51-53
参考文献  53-56
发表论文和参加科研情况说明  56-57
致谢  57

基于光电振荡的高精度大尺寸长度测量方法研究

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