Fabry-Perot干涉技术及其在疲劳损坏检测中的应用

从激光超声的特点出发,分析目前主要的超声检测技术,重点研究Fabry-Perot干涉仪的原理和工程应用。共焦Fabry-Perot干涉仪具有只对固体表面的振动速度灵敏、有较大的入射孔径、集光能力强等优点,克服了其它干涉检测技术对工作环境的严格要求,广泛应用于工业生产中。为检测碳钢的疲劳破坏,设计了一个激光超声检测系统,分析不同超声频率和加载不同循环压力造成的疲劳损坏情况。     

斐索光纤干涉仪在超声检测中的应用

针对激光超声中固体表面波的传播特性,研究了一套斐索光纤干涉仪系统并实现了对YAG激发的铝材料表面波的检测.该光纤干涉仪基于共光路干涉原理,消除了其他表面波检测手段的诸多弊端,具有环境要求低、结构简单、易于调节、频响高且为非接触式测量等优点,实验表明该干涉仪适合于激光超声检测.     

激光超声位移场的共焦法布里-佩罗干涉仪检测技术

一般共焦法布里-佩罗(Fabry-Perot,FP)干涉仪只能检测声场的法向位移分量,而声场的切向位移分量含有法向位移分量所不能表达的材料特性。本文在检测声场法向位移分量共焦FP干涉仪的基础上,自行研制了一新颖的双通道共焦F-P干涉仪,它同时检测来自试样表面+θ和-θ角上的散射光,通过对两路输出信号作简单的信号处理,可以得到试样表面的位移点。用该F-P干涉仪测量了脉冲激光在Ti膜上激发的Lamb波的法向和切向位移,结果与理论预计一致。     

用作超声接收器的共焦Fabry-Perot干涉仪

自行研制了一台用作超声接收器的共焦Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ干涉仪。本文介绍了用该类干涉仪探测固体表面超声脉冲的原理，给出了干涉仪参数选择的依据及其具体结构形式，估价了共焦状态的精度要求，获得了干涉仪的干涉图样及锯齿波扫描透射曲线等实验结果。同时将该干涉仪成功地应用于探测激光脉冲在金属固体中激励的超声脉冲。     

探测超声微振动的激光外差干涉仪

激光超声是一项新兴的技术，可应用于非接触检测。本文作者研制的探测超声微振动的激光外差干涉仪，该装置具有结构简单，不必采用复杂的反馈回路，只要采用简单的滤波就可以消除外界环境引起的干扰，更重要的是它的测量结果与干涉仪的初相无关，为实际应用提供了很大方便。     

激光超声中微振幅测量的干涉仪电偏频跟踪系统

激光超声是近些年来发展较快的研究课题。它应用于无损检测的一个重要问题如何测量微振动。由于需检测的对象是小于10~(-10)m数量级的微振动,一般采用干涉仪作为检测的主要手段。干涉仪可以测量微振动,主要有麦克尔逊干涉仪、法布里-珀罗干涉仪等。用干涉仪测量微小振动面临的主要困难是提高测量精度和整个系统的稳定性,使整个系统具有较好的抗干扰性能。我们在研究中采用了激光频率锁定方法。其     

光纤Fabry-Perot干涉仪在传感应用中的数学模型

本文应用光学和数学理论导出光纤Fabry-Perot干涉仪在两反射面反射率不同时的反射光与透射光的数学模型、低反射率Fabry-Perot干涉腔长度的变化与干涉光光强的数学模型及传感中的应用;为这种光纤干涉仪的准确使用提供基础.     

菲涅耳波带板干涉仪及其在激光束波面检测中的应用

本文提出一种具有实用意义的新型干涉仪——菲涅耳波带板干涉仪。它综合了径向剪切和横向剪切干涉仪的特点,可简化干涉图的分析;并具有共光路的性质,可用于宽频带激光波面及短脉冲激光波面的检测。本文对该干涉仪进行了分析,对它在波面检测方面作了实验研究。     

考虑入射光场光谱分布和损耗的Fabry-Perot干涉仪透射函数

运用部分相干光理论,分析了多光束干涉,得到了考虑损耗和入射光光谱函数分布的Fabry-Perot干涉仪透射函数。并就损耗和入射光场光谱宽度对透射函数的透过峰高度、对比度、精细常数,即Fabry-Perot干涉仪的性能的影响做了分析、讨论。     

计算电容中Fabry-Perot干涉仪测量位移的相位修正方法

计算电容是复现电学阻抗单位的基准装置, 利用计算电容值和量子霍尔电阻值可以准确计算出精细结构常数α. 计算电容的本质是通过高准确度地测量屏蔽电极的位移, 实现对电容量值的测量. 因此, 基于Fabry-Perot干涉仪的精密电极位移测量系统是计算电容装置中最为核心和关键的部分. 在Fabry-Perot干涉仪测位移过程中, 由于高斯激光束存在轴向Gouy相位, 该附加相位将会引起相邻干涉条纹对应位移的变化(大于或者小于λ/2), 导致位移的测量值与实际值存在偏差. 本文阐述了高斯激光场的传播特性, 利用高斯激光束在自由空间和透过薄透镜复振幅的变换关系, 建立了计算电容装置中Fabry-Perot干涉仪透射光束的传输模型; 通过对不同腔长的Fabry-Perot干涉仪透射光场相位的分析, 获得了高斯激光束轴向Gouy相位修正与传输距离的关系. 结果表明, 当腔长从111.3 mm移动至316.3 mm时, 在接收距离为560 mm的情况下, 高斯光束轴向Gouy 相位引起的位移修正的绝对值最小为0.7 nm, 其相对相位修正量|δL|/|ΔL| = 3.4×10^-9.     

基于相位调制器与Fabry-Perot干涉仪的激光多普勒频移测量方法

提出了一种激光多普勒频移测量方法, 此方法利用正弦相位调制使信号光在原频率成分基础上产生正负一阶边带, 再由Fabry-Perot干涉仪对调制光振幅和相位进行调整, 使其产生固定频率的拍频信号, 利用此拍频信号的振幅随频率变化而变化的性质来进行多普勒频移测量. 通过理论分析证明该方法具有很高的测量精度, 加工装调难度不大, 兼顾了普通相干与非相干探测方法的优势. 另外通过实验证明该方法的正确性与可行性, 并通过与普通非相干方式比较发现该方法在测量精度上可以提高 约1个数量级. 关键词： 多普勒频移 相位调制 Fabry-Perot干涉仪 拍频     

相位调制激光多普勒频移测量方法的改进

本文对现有相位调制激光多普勒频移测量方法进行了改进,通过定义新的鉴频参量来同时利用相位调制信号直流和交流分量中的有用信息进行多普勒频移测量.由于相位调制信号直流分量中包含着调制信号光的Fabry-Perot干涉仪光强透过率,所以这一改进本质上是将基于Fabry-Perot干涉仪的边缘技术激光多普勒频移测量方法的优势引入到相位调制测量方法中,以提高其自身的性能.理论上证明改进后的相位调制激光多普勒频移测量方法无需对信号光的光强进行测量,所以可以进一步简化探测系统的结构和较少噪声混入的通道.另外,通过对改进前后鉴频和测量灵敏度曲线进行对比,还证明了其具有更高的测量灵敏度和动态范围.实验上对硬目标反射的频移可控信号光进行测量,不但证明了理论的正确性,而且证明了改进后的相位调制激光多普勒频移测量方法,测量动态范围提高约1倍,测量标准偏差降低约35%.     

扫描球面-平面干涉仪

一、前言 在近代光学研究中,高分辨率光谱仪占有十分重要的地位,例如光谱精细结构研究,激光振荡器模分析,激光同位素分离等都要求分辨率高达10~7—10~9的光谱仪,若采用通常的光栅技术,则光栅尺寸将为数百米,若使用一般的Fabry-Perot标准具,则难于克服衍射损耗。 近年来发展了一种称为扫描干涉仪的仪器,分辨率可高达2.5×1O~9。由于使用了被动腔光场本征模的耦合及压电陶瓷体空间扫描技术,故不须将被测光束发散,入射到     

激光超声的多模式合成孔径聚焦成像仿真分析*

针对激光超声体波在检测材料内部缺陷时反射信号弱、信噪比较差的问题,提出了一种基于激光超声的多模式合成孔径成像方法。通过耦合激光激发超声方向性、干涉仪探测超声方向性、超声波与缺陷作用后声场分布方向性得到声场灵敏度图,再根据声场灵敏度图和不同模式波的传播特性预测不同位置分布缺陷的最佳成像模式波,从而使用多模组合的合成孔径成像方法对缺陷成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟来验证其可行性,成像结果与理论预测一致。采用这一缺陷成像方法可减小盲区,消除伪像,从而提高图像质量。     

基于双F-P干涉仪的多普勒测风激光雷达的性能分析

 自行研制了一台基于双边缘技术的多普勒激光雷达，用于测量对流层大气风场。该雷达采用具有高光谱分辨率的双Fabry-Perot干涉仪来检测气溶胶后向散射的多普勒频移量。给出了多普勒测风激光雷达的结构和参数。利用干涉仪参数讨论了雷达系统的测量精度。实验测定了双干涉仪的频谱曲线。通过计算和分析，由测量的干涉仪频谱曲线的的标准偏差引起的系统测量误差为0.5 m/s。系统的测量误差随着测量的高度和所测速度的增加在增大，在高度10 km测量50 m/s的风速时系统的测量误差小于2 m/s。     

利用激光超声技术测量介观尺度材料的声速

设计并建立了一种可用于测量介观尺度(几十微米至几毫米)材料声速的激光超声系统.该系统采用脉宽为6.3 ns的调Q激光器作为超声波激发光源,使用光纤位移干涉仪进行超声位移探测.利用新建立的激光超声系统,测量了不同厚度铜箔的纵波声速.结果表明,激光超声系统得到的声速具有较高精度,可以将其应用于介观尺度材料声速测量.     

多模光纤Fabry-Perot干涉仪的分析

本文分析了多模梯度光纤Fabry-Perot干涉仪的干涉光场分布,讨论了弯曲损耗、光源单色性以及耦合系数等因素对干涉条纹清晰度的影响.     

激光超声无损检测技术

 传统的无损检测方法具有一定的局限性,例如:在高温高压、高湿、有毒等某些恶劣检测环境中,或被测工件具有放射性或腐蚀性,以及被测工件具有较快的运动速度时,已不能完全满足要求。因此,人们一直都在努力寻找适合于上述情况的无损检测方法。这里介绍一种激光超声检测技术,它是利用激光脉冲激发超声从而实现无损检测的一种方法,已逐渐成为材料无损检测的一种重要手段。本文详细介绍了激光超声的检测原理及应用,并指出目前尚存在的问题及解决措施。激光超声的激发原理激光超声是指用脉冲激光在介质中所产生的超声波或利用激光来产生超声这一物理过程。激光可以在固体中产生超声,也可以在气体和液体中产生超声。     

实时激光数字干涉仪

近年来,古老的光学干涉仪检测技术与现代化电子技术和计算机技术相结合,出现了商品化的实时激光数字干涉仪。检测精度达到峰值误差1/100λ,均方根误差1/1000λ(λ=6328Å)。它标志着光学测试技术发展的新水平,代表着光学测试仪器的一个发展方向。本文通过介绍两种代表八十年代水平的典型的商品化激光数字干涉仪,说明这一新技术的原理和概况。     

光纤Fizeau干涉仪的声发射检测研究

验证了一种基于光纤Fizeau干涉仪的声发射传感器,可用于固体表面传播的超声波的检测.这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动.当超声波信号通过光纤传感器到达探测器时,干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制.通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换,测得了超声信号的振幅和频率.对传感系统的相位调制特性进行了仿真,并对实验结果进行了分析.