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检测激光超声的线偏振光外差干涉系统设计

作　者: 马丽芳
导　师: 张国雄
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术与仪器
关键词: 激光超声线偏振光外差干涉激光多普勒相敏检波
分类号: TH744
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

激光超声检测技术是利用激光脉冲激发和检测超声从而实现无损检测的一种方法。与传统的压电换能器技术相比,激光超声最主要的优点是非接触检测,它消除了压电换能器技术中的耦合剂的影响,可用于各种较复杂形貌试样的特性检测,加之它又是一种宽带的检测技术,所以是一种极有应用前景的新的无损检测技术。为了能更好的检测微弱的超声信号,本文对传统的外差干涉仪进行了一系列改进:采用线偏振光作为外差干涉的光源;增加光阑减少了光路中回授光、杂散光对光路的影响;提出了用一级光作为参照搭建光路的方法。提出了线偏振光外差干涉检测系统,该系统结构简单、调节方便,得到了较好的外差信号。设计了相敏检波电路对检测的超声信号进行解调。通过所测放大信号和干涉仪参考信号相乘,测量出信号的相位变化,经过滤波得到超声信号信息。实验结果表明,能很好地实现超声信号检测。对测量结果进行了比较,分析;并介绍了系统中误差产生的来源及减小误差的方法;并对干涉信号的获得提出了更深入的研究方法。通过对超声探头产生的超声波的成功检测,表明本测量系统可用于激光超声的检测。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 激光超声检测的背景  7-8
  1.2 激光超声检测技术的研究进展  8-10
  1.3 论文的研究目的和主要任务  10-11
第二章激光超声检测系统概述与分析  11-20
  2.1 激光超声波的产生机理  11-14
  2.2 激光超声信号的检测方法  14-17
  2.3 激光多普勒技术及其在超声检测中的应用  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章激光超声检测的实验系统  20-39
  3.1 测量系统的总体结构  20
  3.2 外差干涉测量基本原理  20-24
    3.2.1 传统双频激光干涉仪原理简介  20-22
    3.2.2 线偏振光外差干涉系统原理简介  22-24
  3.3 光路搭建的具体步骤和调试过程  24-28
    3.3.1 偏振光实验  24-26
    3.3.2 光路调试过程  26-28
  3.4 外差干涉检测系统的器件选取原则  28-30
  3.5 信号处理电路  30-38
    3.5.1 相敏检波解调电路  31-36
    3.5.2 用锁相环解调技术  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第四章实验结果与分析  39-53
  4.1 实验装置及实验结果  39-44
  4.2 误差分析  44-49
    4.2.1 激光多普勒频率增宽  45-47
    4.2.2 高斯光束的干涉  47
    4.2.3 信号处理电路引起的误差  47-48
    4.2.4 外界随机振动引起的误差  48-49
  4.3 两光干涉的讨论  49-52
  4.4 本章小结  52-53
第五章总结与展望  53-55
  5.1 工作总结  53-54
  5.2 课题创新  54
  5.3 后期展望  54-55
参考文献  55-58
发表论文和参加科研情况说明  58-59
致谢  59

检测激光超声的线偏振光外差干涉系统设计

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