Прямая корреляционная обработка спекл-модулированного лазерного излучения для измерения параметров деформации объектов

• Автор: Ланцов, Алексей Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОСОБЕННОСТИ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ОДНОВОЛОКОННЫХ МНОГОМОДОВЫХ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИБОРОВ С С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ
1.1 Корреляционные свойства спекл-сигналов, формируемых при прохождении лазерного излучения через многомодовый волоконный световод в составе одноволоконного многомодового интерферометра
1.2 Статистические и корреляционные свойства сигналов ПЗС о пространственном распределении интенсивностей лазерного излучения, прошедшего через многомодовый волоконный световод
в составе одноволоконного многомодового интерферометра
1.3 Измерение величины удлинения волоконного световода в составе одноволоконного многомодового интерферометра методом прямого измерения корреляционной функции
1.4 Корреляционные свойства спекл-сигналов, формируемых при прохождении лазерного излучения через многомодовый волоконный световод в составе одноволоконного многомодового интерферометра, работающего в режиме возбуждения малого числа

2 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОКАНАЛЬНЫХ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ НА

ОСНОВЕ МЕТОДА ПРЯМОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ СПЕКЛ-СИГНАЛОВ И ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ
2.1 Особенности построения многоканальных волоконно-оптических
измерительных системна основе метода прямого измерения

корреляционной функции спекл-сигналов ОМИ и приборов с зарядовой связью
2.2 Одномерная измерительная система томографического типа на основе измерительных линий с интегральной чувствительностью
2.3 Экспериментальное восстановление прогиба балки вдоль одной пространственной координаты двухканальной измерительной системой на основе одноволоконных многомодовых интерферометров
3 ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ПРЯМОГО ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА КОРРЕЛЯЦИИ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ СПЕКЛОВЫХ ПОЛЕЙ
3.1 Особенности выполнения измерений микроперемещений диффузных объектов на основе метода прямой корреляционной обработки спекловых полей
3.1 Экспериментальное измерение величины смещения челюстно-лицевой костной ткани человека методом прямой корреляционной
обработки спекловых сигналов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Фундаментальные открытия в области физической и квантовой оптики второй половины XX века, бурное развитие лазерной техники, оптоэлектроники, волоконной оптики привели к разработке и широкому распространению новых прецизионных оптических методов измерений практически во всех областях науки и техники [1-5]. Это объясняется тем, что данные методы являются неконтактными, дистанционными, высокочувствительными, они устойчивы к электромагнитной помехе, обеспечивают регистрацию параметров быстропротекающих процессов и позволяют проводить измерения в широком диапазоне изменения температуры, давления и других параметров окружающей среды. Бурное развитие современной техники с характерными для нее высокими требованиями к точности и надежности исполнительных машин и механизмов, особенно используемых в авиации, флоте, космических аппаратах, строительстве, повсеместный переход к автоматизации производственных процессов открыли новую перспективную сферу применения оптических методов для создания автоматизированных систем контроля и управления техническими процессами и объектами [1-2, 6-10].
Высокую точность таким системам обеспечивает использование когерентного света для реализации различных дифракционных, спектральных или интерференционных измерительных схем.
Однако большинство прозрачных и непрозрачных объектов, параметры которых требуется измерить, а зачастую и оптические детали измерительных систем являются в той или иной степени случайнонеоднородными в масштабе длин световых волн [11-13]. Поверхности объектов шероховаты, прозрачные элементы оптических систем содержат включения, сама атмосфера, сквозь которую распространяются световые лучи, содержит микрофлуктуации плотности газа [14]. Поэтому когерентные световые пучки на выходе оптических измерительных систем часто

независимы. В этом случае, совершая в (1.4) стандартный переход от суммирования к интегрированию [116, 118], получим
ОМИ ! ОМИ
(1.5)

где N - число мод, возбуждаемых в световоде. В случае когерентного излучения,
согласно [117]: - среднее значение интенсивности

света в данной точке светового поля в плоскости регистрации. С учетом данного соотношения выражение (1.1) приводится к виду
Таким образом, выражение (1.6) описывает изменение коэффициента корреляции интерференционных полей, сформированных ОМИ, в зависимости от максимального значения дополнительной разности фаз между модами интерферометра. В рамках приближения ЬР-мод рассмотрим изменение фазы моды ЬРрч, вызванного деформацией световода, которое быть представлено в виде
(1.6)
Рг “
1?2]:

(1.7)

где п/щ = (Ррц /к)- эффективный показатель преломления для моды ЬРра, I- длина световода, Р!Щ - постоянная распространения этой моды, - амплитуда