1、白光干涉測(cè)量技術(shù)距離首次提出已經(jīng)有近30年的歷史,作為一種高精度的絕對(duì)測(cè)量方法被廣泛用于位移、溫度、應(yīng)變、壓力等各種物理量。隨著白光干涉測(cè)量理論與技術(shù)的發(fā)展,其基本的理論與測(cè)試方法已經(jīng)相對(duì)比較成熟,但其在信號(hào)解調(diào)精度、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性等若干實(shí)用化技術(shù)存在的問(wèn)題,是制約技術(shù)成熟并最終走向應(yīng)用的瓶頸。本課題通過(guò)對(duì)光纖白光干涉測(cè)量技術(shù)展開(kāi)研究,針對(duì)高精度光程掃描、解調(diào)系統(tǒng)的小型化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)溫度補(bǔ)償方法等進(jìn)行了詳細(xì)的討論和分析,實(shí)現(xiàn)了光纖白

2、光干涉應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng),為光纖白光干涉測(cè)量技術(shù)在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和無(wú)損檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 首先,光程掃描結(jié)構(gòu)是整個(gè)解調(diào)系統(tǒng)的核心部分,決定了系統(tǒng)的信號(hào)測(cè)量精度、測(cè)量范圍、傳感器復(fù)用數(shù)量、測(cè)量穩(wěn)定性、適用環(huán)境、外形尺寸等技術(shù)指標(biāo)。本文為了實(shí)現(xiàn)高精度光程掃描,選用由精密導(dǎo)軌構(gòu)成的電控位移臺(tái)作為掃描結(jié)構(gòu),利用高精度光柵尺實(shí)現(xiàn)對(duì)位移臺(tái)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)位置反饋,實(shí)現(xiàn)了亞微米級(jí)的光程掃描分辨率。
　　 其次,針對(duì)白光干涉信號(hào)解調(diào)

3、對(duì)硬件的需求,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了白光干涉測(cè)量系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。詳細(xì)地討論了系統(tǒng)各部分功能模塊的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方法,成功實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的集成,該硬件平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)了白光干涉信號(hào)的采集、解調(diào)與處理,還集成了以太網(wǎng)控制電路,實(shí)現(xiàn)了應(yīng)變儀的網(wǎng)絡(luò)化控制與通信。
　　 最后,對(duì)該溫度對(duì)解調(diào)系統(tǒng)的影響進(jìn)行了深入的分析和研究,采用被動(dòng)式溫度補(bǔ)償方案,即對(duì)測(cè)試光路與光程掃描結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度屏蔽和隔離,采用多路溫度傳感器對(duì)光路、匹配光纖、機(jī)箱等進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)實(shí)

4、現(xiàn)溫度補(bǔ)償,以消除或者減小溫度對(duì)解調(diào)系統(tǒng)的影響。實(shí)驗(yàn)研究表明:解調(diào)系統(tǒng)的主要受光路溫度、匹配光纖溫度和機(jī)箱溫度的影響;外界溫度的影響和系統(tǒng)內(nèi)部熱源的輻射,使三部分溫度的變化速率不同,在系統(tǒng)內(nèi)部形成溫度成梯度分布,導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)。
　　 綜上所述,借助于高精度光學(xué)掃描結(jié)構(gòu)和集成化的信號(hào)采集與處理硬件平臺(tái),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分辨率0.2μm,掃描范圍0～100mm,測(cè)試速度5Hz的信號(hào)解調(diào)性能。經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償后,溫度對(duì)系統(tǒng)的影響小于4