使用激光多普勒效应测量长距离固体散射表面的位移

使用激光多普勒效应测量长距离固体散射表面的位移

一、用激光多普勒效应远距离测量固体散射表面的位移(论文文献综述)

李翔[1](2021)在《一种反射式双光束振动检测技术研究》文中进行了进一步梳理随着工业和社会的发展,振动检测技术得到了大力的发展,其中激光测振技术发展迅速。但到目前为止,安装方便、使用效果好的设备技术难度高、难以实现,特别是降低激光传播通道上的风、温度梯度等通道干扰信号非常困难。所以提出了反射式双光束振动检测技术研究,其利用检测区域振动传播过程对物体表面形成的推动变形及不同位置存在相位差的基本原理,双光束进行差分干涉实现振动检测。拥有以下优势:系统适应性强,只要振动附近有会发生反射的物体即可;结构较为简单,易于维护和调节;相对于传统系统对风干扰更有抵抗性。本课题采用反射式双光束振动检测技术作为测振方案进行研究,并设计了四个实验系统着重研究其在单频振动信号的检测。本文搭建了四套双光束测量振动的系统,将光电探测器获取到的光强信息转化为目标的振动位移信息。并人为对各个系统添加一定条件的风干扰,对比各个系统的抗风干扰特性。本文的主要工作总结如下:(1)完成了激光反射式双光束振动检测技术的调研工作。并总结出国内外激光测振技术的发展现状,着重阐述了激光反射式双光束的原理和技术,分析其实验系统的优点。(2)实现了将光强信号转化成位移信号,并在频率的测量基本吻合的情况下实现了振动检测;并对各个系统进行了理论推导和matlab计算。(3)完成了光路系统的zemax仿真和压电陶瓷蜂鸣片的comsol仿真,并基于反射式双光束振动检测的系统设计完成了各个实验的硬件选型和系统搭建。(4)开展对各个实验系统的测试与分析,其中包括:(a)各个系统对于频率检测的分析与对比;(b)不同实验系统对于正弦单频信号进行检测与分析,并对所得实验现象进行处理转换成位移数据;(c)在不同实验系统中人为加入一定条件的风干扰,并着重分析加风干扰后的实验波形与不加风之前的对比,通过对比各个实验系统的误差,判断实验系统的有效性和优劣性。通过本文的工作,搭建了反射式双光束振动检测系统,该项工作的开展为反射式双光束振动检测技术的发展提供了一定的借鉴思路,具有一定的意义。

郑杰[2](2020)在《基于激光超声技术的裂纹闭合模拟研究》文中研究表明对物体表面或内部出现的裂纹进行无损检测一直是工业领域的重点和热点之一。基于激光激发/探测的非线性激光超声裂纹检测技术作为一种高精度、非接触的检测技术被提出和广泛研究。但目前针对这些技术的研究均是将真实裂纹作为研究对象,而真实裂纹表面开口形貌复杂,裂纹内壁粗糙等因素会对声波信号的反射、透射及散射等产生影响。此外,由于裂纹壁上突起的分布随机,因此对某一特定裂纹的研究结果不具有普适性。本文针对裂纹内壁粗糙这一问题,用一黑玻璃平面与一平凸透镜的凸面模拟裂纹两壁,简化了裂纹内壁的形貌,排除了裂纹内壁突起对声波信号的反射、透射及散射等产生的影响,并通过推进黑玻璃改变两者之间相对位置模拟真实裂纹在载荷施加时的闭合过程。使用脉冲激光激发超声,激光测振仪探测超声的方法得到黑玻璃和平凸透镜在不同接触状态下各模态信号峰峰值的变化。首先,搭建了一套基于脉冲激光激发超声,光偏转技术探测超声的实验装置,利用时间飞行散射法得到了各模态超声信号在样品中的传播速度,最终实现了样品中传播各模态声波信号的识别;然后,搭建了一套基于脉冲激光激发超声,激光测振仪探测超声的实验装置,固定激发光与探测光,并通过同时移动贴合在一起的黑玻璃与平凸透镜实现对接触面的一维行扫查,得到了各模态信号峰峰值随接触状态变化的变化关系。实验结果表明,当扫查点越靠近接触中心时,探测到的直达纵波信号峰峰值与直达横波信号峰峰值越大,由黑玻璃处反射的反射纵波峰峰值越小;最后,使用相同的实验装置对接触面进行了二维面扫查,每完成一次面扫查推进黑玻璃50μm,得到各模态信号峰峰值随推进距离的变化,进而获得了黑玻璃与平凸透镜接触面面积随推进距离的变化。实验结果表明,随着黑玻璃推进距离的增大,直达纵波和直达横波信号峰峰值均呈变大趋势;当黑玻璃的推进距离小于200μm时,纵波转横波的模式转换信号峰峰值先增大后减小,反射纵波信号峰峰值有减小的趋势。此外,固定平凸透镜、推进黑玻璃,两者由最初的点接触变成面接触,通过赫兹接触理论计算出在不同推进距离下,黑玻璃和平凸透镜理论接触面积的大小,并将理论值与实际得到的接触面积进行了比较,得到了较为吻合的结果。本文从简化裂纹壁的角度对激光超声裂纹检测进行了研究,所使用的方法不仅避免了裂纹壁粗糙等因素对声波信号的反射、透射及散射等产生影响,还为激光超声无损检测技术提供了有用的信息,同时也为激光超声对裂纹的研究提供了新的方法和思路。

许薇[3](2020)在《薄板中Lamb波的零群速度温度相关性及S0模态能量转换研究》文中研究表明激光超声无损检测技术可用于高温环境下板状材料及有缺陷板状材料的检测。本文从数值计算和实验两方面研究了温度对铝合金薄板中零群速度(ZGV)Lamb波的影响和有缺陷薄板中S0模态的能量转换。本文首先将铝合金薄板看作周期单元结构,取得其中某个单元,基于有限元法计算铝合金薄板中Lamb波的频散曲线,解释了ZGV Lamb波存在的原因。接着,理论分析温度对铝合金薄板中ZGV Lamb波频率的影响,发现原因是:温度使得铝合金薄板厚度d、泊松比?和横波波速Sc改变,从而ZGV Lamb波频率改变。建立了基于多普勒测振仪的全光学探测与脉冲激光作用在不同温度铝合金薄板上表面激发S1-ZGV模式的实验系统,得到S1-ZGV模式频率变化与温度的关系,当温度从20℃升高到370℃,实验结果表明S1-ZGV模式频率减小10.4%,理论计算结果表明S1-ZGV模式频率减小10.9%,实验结果与理论计算结果吻合。从理论上分别分析铝合金薄板厚度d、泊松比?和横波波速Sc对ZGV Lamb波频率的影响,结果表明当温度从20℃升高到370℃时,横波波速对ZGV Lamb波频率的影响最大,厚度对ZGV Lamb波频率的影响非常小。建立了等效脉冲力源作用于有缺陷薄铝板侧面激发出单一非色散的S0模态的模型,从力源作用的侧面和缺陷之间的某位置处探测到的时域波形图中可看出S0模态在缺陷处发生模态转换反射回来的A0模态(S0-r A0)法向位移大于入射S0模态法向位移,进一步计算出缺陷处S0-r A0模态法向分量、入射S0模态法向分量和切向分量的能量,结果表明缺陷处S0-r A0模态法向分量主要是由入射S0模态切向分量转换而来。本文的研究结果可为之后的相关研究提供一定的参考和依据。

黄炯岗[4](2019)在《基于多普勒频移的激光相干遥感声技术》文中研究说明近年来,海洋勘探与水下目标探测已成为国际上的研究重点。传统的声呐探测可实现远距离探测,但灵活性不足,无法满足大规模探测。蓝绿激光探测可实现宽范围探测,但传播距离受到限制。考虑到声波和和光波在水中和空气中较好的传播特性,光声结合的遥感探测成为了研究重点。本文主要研究了基于多普勒频移的激光相干遥感声技术,通过理论和实验验证了该技术的可行性。基于多普勒频移的激光相干遥感声技术,就是利用激光照射被水下主动声源激励的振动水面,反射光产生多普勒频移并携带声源信息。反射光与参考光发生干涉,经过光电转换等一系列处理,还原出水下主动声源信号特征。本文的主要工作包括:分析水下声环境特征与多普勒效应原理。通过推导激光相干遥感声数学模型,并利用软件进行仿真实验,理论上验证了该技术的可行性。分析讨论激光遥感声系统的整体结构,搭建了原始的激光光路,设计了系统相关模块并测试。设计激光遥感声系统实验流程,搭建水下实验平台,并采集获取了激光遥感声信号。通过对该信号进行分析和处理,在不同维度上观察其相关特征,得到的实验结果与水下声源特征保持一致,在实验上验证了激光遥感声技术的可行性。本文通过理论和实验探究了基于多普勒频移的激光相干遥感声技术的可行性,并设计了相关的实验系统,为未来开展水下探测等研究提供了一种新型思路。

赵文举[5](2020)在《基于智能轮胎与微波雷达的桥梁快速测试方法与系统开发》文中研究指明我国土木基础设施数量庞大造价昂贵,其安全服役关系国计民生。国家公路网上中小桥梁数量巨大但管养费用有限,导致部分桥梁存在重大安全隐患。基于定期检测的结构技术状况评定是评价桥梁当前服役性能的主要手段,但它以人工为主,费时费力。因此,如何实现公路网上为数众多桥梁的快速测试与诊断,是国内外迫切需要解决的关键科学问题。基于冲击振动的独特优势,本文从结构输入、输出监测以及结构识别等三方面出发,提出了一种基于智能轮胎和微波雷达的桥梁快速测试系统与方法,它通过车辆本身移动式连续激励桥梁,同时通过微波雷达非接触式测量桥梁动态位移,从而实现“边移动、边激振、边测量”的快速测试。主要研究工作如下:(1)基于多传感器信息融合的智能轮胎竖向车轮力反演。为精确识别作用于桥梁结构的移动荷载,本文考虑通过监测安装于轮胎的多传感器信息来反演竖向车桥耦合作用力。即首先通过分析研究轮胎力学特性和分析模型以及轮胎各关键参数与竖向车轮力的复杂映射关系,然后提出了一种基于LSTM深度学习算法的竖向车轮力识别方法。该方法通过前期模型训练,可实现在无明确函数关系映射情况下的竖向车轮力识别。最后基于所开发的高速轮胎试验机静止和高速实验,验证了所提议方法的可行性和有效性。(2)基于长标距应变传感的智能轮胎竖向变形连续实时测量。考虑到实际工程中已有传感器难以实现轮胎各点竖向变形实时连续测量,以及结合长标距应变“宏微观”的独特优势,基于SWIFT轮胎模型假设,改进了一种适用于轮胎等弯曲结构的共轭梁法,将其竖向变形求解问题转化为求解共轭结构弯矩问题。基于改进的共轭梁法,提出了一种基于长标距传感的轮胎竖向变形监测方案,并结合桥梁冲击监测车静止实验、冲击实验以及高速试验机轮胎滚动实验,通过与传统图像、激光等监测方法对比验证了所提议方法的可行性和有效性。最后,针对实际工程应用中长标距传感器的选取问题进行分析讨论,为其具体实施提供参考方案。(3)微波雷达测变形原理与系统开发。基于微波技术和相位干涉法,首先简要阐述了微波雷达系统组成及其测变形原理。针对实际微波雷达设备系统的研发,进行了技术方案规划和主要技术指标计算。然后,详细分析了微波雷达各分级设计方案以及软硬件实施方案。最后,根据桥梁位移监测的需求,详细分析了微波雷达在实桥工程应用中俯仰角选取方案。并通过室内精度实验和实桥实验,验证了所研发微波雷达的精度和在实桥工程应用中的可行性和有效性。(4)基于微波雷达的桥梁挠度监测与模态参数识别。以扬州北澄子河大桥为依托,在验证微波雷达多目标同步监测的同时,进一步基于环境振动下多参考点法实现桥梁结构的模态参数识别。此外,以广州南沙大桥为依托,针对微波雷达在超大跨桥梁工程中的应用提供了详细方案,并针对其测试现场桥梁净通航高度低、微波雷达测试俯仰角太小等问题,提出了一种基于多(动)参考点的微波雷达测点位移反演方法,以及详细分析讨论了极限环境下抑制和消除微波雷达“多径效应”等问题,最后与传统监测方法对比,在验证微波雷达测试结果有效性的同时,凸显出其测试效率高、测试结果丰富等优势。(5)基于微波雷达的桥梁多拉索索力同步监测。结合微波雷达非接触、多目标、远距离、高精度的优势,开展了基于微波雷达的桥梁多拉索索力同步监测,详细分析了微波雷达在拉索索力测试中可能出现的各测试工况和问题,并针对多拉索位于同一测试距离单元出现的信号混叠问题,引入一种融合变分模态分解和时频分析的单通道信号盲源分离方法,从而可实现多拉索索力的同步监测。最后以“南京眼”斜拉步行桥为依托,验证了所提议方法的可行性和有效性。(6)基于改进优化算法的桥梁结构柔度识别。在上述所提议快速测试中结构输入和输出已知后,可结合现有的结构分块冲击测试方法实现结构柔度识别。考虑到实际工程应用中微波雷达由于俯仰角的限制难以实现桥梁整体结构的同步测量,现有的结构分块冲击振动测试方案在具体实施时识别精度和计算效率上仍存在一定的局限性。本文提出了一种基于改进优化算法的结构柔度识别方法。在该方法中,结构划分为相互独立测试的子结构。然后将各子结构测试的数据集成进行整体结构柔度矩阵识别。在子结构集成方法中,本文采用基于最小势能原理和结构模态振型正交性判别子结构模态振型方向系数,并且引入量子遗传优化搜索算法,从而可实现高精度,快速识别。最后,通过实验数据成功验证了该方法的有效性。

汪辉[6](2018)在《激光多普勒测振数据处理及其应用研究》文中指出物体的振动往往反映了物体本身的某种特性,为了得到物体的振动特性,需要对振动进行精确的测量。传统的接触式振动测量方法具有侵入性,会改变物体原有的振动形态,影响测量精度。与传统的接触式振动测量相比,激光多普勒测量法具有测量精度高、动态响应速度快、空间分辨率高、非接触测量等优点,在工程中应用越来越广泛。本文综述了激光多普勒测振技术基本理论、国内外研究现状及发展趋势。针对物体面内振动测量,设计了差动多普勒测量系统,系统包括光电转换模块、预处理电路以及信号处理模块。为了提高系统测量精度,采用小波和卡尔曼滤波对测量数据去噪,设计了一种新的小波去噪阈值算法。比较了小波分析、卡尔曼滤波去噪处理效果,结果表明卡尔曼滤波去噪效果较好。最后对实验过程中的误差进行了分析。为了验证差动多普勒测振系统的性能,同时为了验证电机转速测量的可行性,将测振系统用于测量电机转速。实验结果表明,该测振系统能有效测量电机转速。两种算法去噪处理后数据表明,卡尔曼滤波去噪后均方根值更接近额定转速值,方差更小,相对误差更小,去噪效果好。

刘让雷[7](2018)在《激光多普勒测速中信号的分析与处理研究》文中研究指明激光多普勒测速仪是根据光的多普勒效应研制而成的一种速度测量仪器,具有非接触性、测量精度高、可测体积小、测量量程大、响应速度快、可多维测量和可判别速度方向等优点,被广泛地应用于科研教育领域和工业测量领域。但激光多普勒测速信号具有信噪比低、信号微弱、信号脱落、频谱加宽且属于高频信号等特点,因此如何从中快速、高效、准确地提取出有用的速度信息是激光多普勒测速技术的核心问题。本文首先介绍了课题的背景及意义、激光多普勒测速技术的发展和激光多普勒测速信号处理研究现状,后又介绍了激光多普勒测速原理,并在其原理的基础上,选择光外差检测中的双光束—双散射后向接收模式光路作为本系统的光路布局,最后将所设计的系统分为三个部分依次进行选取和设计,并在实验室成功搭建激光多普勒测速平台。目前,激光多普勒测速信号的处理方法主要采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),但由于在进行快速傅里叶变换时丢掉了时间信息,因此无法对某一时间段所对应的频域信息或某一频段所对应的时间信息进行分析;同时建立在快速傅里叶变换基础上的滤波方法,在提高信噪比和提高空间分辨率两项指标上存在矛盾;低通滤波固然能通过平滑抑制噪声,但同时也会使信号的边沿变得模糊,不利于识别;高通滤波可以使边沿更加陡峭,但噪声会加强。与此相比,小波变换在时域和频域内都具有很强的表征信号局部特性的能力,并且在滤波方面,基于小波变换的多分辨率滤波技术具有明显的优点,可以在保留时间信息的同时有效的去除噪声。运用小波分析对仿真信号和实测多普勒测速信号进行处理,可将误差控制在0.6%以下,通过对实验数据进行分析和比较,证明了此方法是一种快速、准确的多普勒测速信号处理方法。

李文[8](2018)在《基于激光多普勒效应的测速系统研究及应用》文中进行了进一步梳理高精度测速技术在诸多领域均发挥着重要的作用。激光多普勒测速技术具有精度高、响应速度快等诸多优点,因此激光多普勒测速技术可应用于工业、航空等领域的速度测量。并且速度的精确测量在长度测量、加速度测量等方面具有重要意义。本文设计了改进型激光多普勒测速系统,实现了对运动物体速度以及长度的精确测量。相比于传统的激光多普勒测速系统,本文系统采用平面镜折转光路,减小系统尺寸的同时实现测量点位置可调,并且设计了实时连续的数据处理方案。首先,本文对激光多普勒测速的外差原理以及常用的测量模式进行介绍,分析对比了各种测量模式的优缺点,重点介绍了双光束-双散射测量模式并给出了具体的速度测量表达式。其次,本文针对传统测量光路的缺陷,提出了基于双平面反射镜的激光光路结构并设计了测量点位置可调整的机械结构,同时本文采用了雪崩光电二极管(APD)接收多普勒信号,并在LABVIEW平台设计了可实现实时连续测量的数据处理程序。最后,本文通过光电检测电路功能验证实验、运动物体速度标定实验、激光多普勒测速实验以及激光多普勒测长实验验证了系统所实现的功能,实现了对运动皮带速度与长度的精确测量,对比了实测值与标定值的误差,并分析了影响测量结果精度的因素,且长度测量结果的相对误差低于1%。

宋芬虹[9](2017)在《舰船噪声光学探测的理论和实验研究》文中研究说明舰船等水中水下航行器航行时会在其两侧和艉部形成气泡幕带,同时向四周辐射较大的噪声,分别称为气泡尾流和噪声尾流,其相互作用,相互影响。现有的光尾流探测主要基于气泡的存在导致激光在舰船尾流中的传输特性与未扰动海水中的传输特性差异而达到间接探测水中运动目标的目的,并未考虑噪声尾流和气泡尾流间的相互作用和影响。本文提出了一种考虑其相互作用和影响、同时探测噪声尾流和气泡尾流的光学方法,建立了噪声作用下的尾流气泡散射理论模型,实验验证了理论模型的正确性和探测方法的可行性。1、在总结噪声尾流、气泡尾流特性的基础上选取噪声频率和气泡尺寸等关键的特征参数建立理想噪声尾流、气泡尾流模型,对噪声尾流传播区域中的微粒、气泡的运动特性进行分析,得出噪声会造成尾流中气泡和微粒的运动状态与无扰动海水下气泡和微粒的运动状态有显着差异。噪声波的存在使微粒和气泡由静水下的无规则运动变为周期振荡。研究了噪声波的频率、强度对尾流中气泡和微粒的运动状态的影响,结果表明:微粒和气泡振荡周期与噪声波周期近似相同;随着声波强度的增大,微粒和气泡振荡幅度也越大;相同的噪声波频率和强度作用下,气泡比微粒振荡幅度要大。同时也发现低速湍流会影响微粒和气泡的运动速度。2、建立了双光束外差多普勒探测系统,实验研究了模拟噪声尾流和气泡尾流模型的散射光特性。分别测量了静水环境、噪声尾流、噪声尾流和气泡尾流环境下,散射体散射光的强度和频移,并据此分析散射体性质及其所处环境。实验结果表明,不同环境下,散射体的多普勒频移量及频移峰值不同。静水环境下散射体多普勒频移量及峰值无规律;噪声尾流中的散射体多普勒频移明显集中于一个确定频率区间,峰值较大;噪声尾流和气泡尾流共同作用下,散射体的多普勒频移与只有噪声尾流作用时相比较,峰值明显增多,且峰值较高。与理论分析结论基本吻合。3、实验研究了噪声尾流和气泡尾流同时存在条件下,散射体散射光特性随噪声波频率、强度的变化规律。结果表明,随着噪声波频率增大,得到的散射光中布里渊频移增大,由于散射体运动加剧,其多普勒频移的范围也随声波频率增大;随噪声波强度增大,布里渊频移的峰值也增大。4、理论和实验研究的初步结论可见,利用基于多普勒频移的光外差探测方法,可以通过探测水域中散射体散射光的频移范围、峰值来确定该水域是否存在噪声尾流、气泡尾流;进一步可获得舰船噪声频率、强度和尾流中散射体的尺寸、浓度、运动速度等,从而估计待测运动舰船目标的距离、方位、航速和排水量等信息。

张梦娇[10](2017)在《激光多普勒信号探测与数据处理方法研究》文中研究说明在工程领域中,速度测量广泛用来测量物体的动态特性,基于多普勒效应的测速技术是一种重要的检测手段。本文为了解决通信波段高速光电探测器设计技术和高速多普勒信号采集与处理技术作为光纤激光多普勒测量的主要核心技术,但国内研究并不多且尚未有好的解决方案的问题,重点研究了光电探测器设计方案和多普勒信号处理算法,对全光纤激光多普勒测量光路进行了分析和设计,搭建了实验测量装置,分别对光路、探测器和解算算法进行了实验验证和精度分析,以保证激光多普勒测量技术实际应用中的稳定性。主要研究内容如下:1.比较了四种零差检测光路,解决了全光纤激光速度干涉仪存在的信号光功率损耗大、多普勒信号对比度低等问题。分析了反射光耦合方式、参考光产生的方式;计算了光路的损耗以及多普勒信号的对比度;设计了四种光路的对比性实验,分别测量了光损耗以及多普勒信号的对比度;根据实验分析的结果,确定了最优光路。2.介绍了高速光电探测器的工作原理;针对探测器多普勒信号信噪比低的问题,分析了信噪比的影响因素,选择铟钾砷(InGaAs)PIN型光电二极管作为光电转换器件,光电二极管工作在光伏模式(零偏置);设计了光电探测器的前置放大电路和主放大电路;针对高速电路和提高信噪比,介绍了探测器PCB设计的注意事项。3.分析了三种多普勒信号处理算法:基于时频分布的瞬时频率估计方法、Tikhonov正则化数值微分算法和正弦函数拟合算法。根据综合分析选用基于时频分析的瞬时频率估计方法,选择升余弦加权去噪算法作为信号数字去噪算法。4.设计了激光多普勒测量系统的全光纤光路系统和信号处理电路板。光路系统采用1550nm波长激光器、光纤耦合器、隔离器等光纤无源器件;电路板采用FPGA作为核心处理器,高速AD和以太网作为数据采集和传输器件,搭建了实验装置。再分别用喇叭和音圈电机作为测试对象对光纤光路、光电探测器和信号解调算法进行了验证,结果表明探测器以及光路和电路设计可行,信号处理算法满足精度要求,系统测量相对误差小于1%。实验验证了测量系统的可靠性和精度。

二、用激光多普勒效应远距离测量固体散射表面的位移(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、用激光多普勒效应远距离测量固体散射表面的位移(论文提纲范文)

(1)一种反射式双光束振动检测技术研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及发态势展
        1.2.1 国外研究现状和发展态势
        1.2.2 国内研究现状和发展态势
    1.3 本研究的难点
    1.4 本文主要内容概述
第二章 理论基础
    2.1 基本理论
        2.1.1 反射的基础理论
        2.1.2 单端固定差分系统的测振原理与分析
        2.1.3 运动差异差分系统的测振原理与分析
    2.2 关键参数的计算分析
        2.2.1 计算方法及算法流程
        2.2.2 系统参数测试与分析
    2.3 本章小结
第三章 实验仿真和实验系统
    3.1 实验仿真
        3.1.1 光路系统的zemax仿真
        3.1.2 压电陶瓷蜂鸣片的comsol仿真
    3.2 差分测振系统
        3.2.1 单端固定的差分测振系统
        3.2.2 运动差异的差分测振系统
    3.3 本章小结
第四章 实验分析
    4.1 基础参数测试分析
        4.1.1 激光器光斑大小的测量
        4.1.2 材料声速的测试与分析
    4.2 实验分析
        4.2.1 基于大数小数位移判断的位移映射算法
        4.2.2 单端固定的差分测振实验数据分析
        4.2.3 运动差异的测振实验数据分析
    4.3 误差分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

(2)基于激光超声技术的裂纹闭合模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外的研究现状
        1.2.1 裂纹的线性激光超声无损检测技术
        1.2.2 裂纹的非线性激光超声无损检测技术
        1.2.3 赫兹接触理论在工程中的应用
    1.3 本文主要工作
2 裂纹的赫兹接触理论及激光超声检测技术
    2.1 裂纹的赫兹接触理论
    2.2 激光激发超声的原理
    2.3 激光辐照下的超声场及其方向性
        2.3.1 热弹机制下的超声场及方向性
        2.3.2 融蚀机制下的超声场及方向性
    2.4 激光超声探测技术
        2.4.1 光偏转探测技术
        2.4.2 双光束零差干涉探测技术
        2.4.3 激光多普勒测振技术
3 模拟裂纹闭合的一维监测实验研究
    3.1 实验装置与实验步骤
        3.1.1 TOFD实验装置与步骤
        3.1.2 模拟裂纹闭合的实验装置与步骤
    3.2 实验结果
        3.2.1 TOFD检测结果中各模态超声信号的识别
        3.2.2 超声信号峰峰值随接触状态的变化
    3.3 分析与讨论
    3.4 本章小结
4 模拟裂纹闭合的二维监测实验研究
    4.1 实验装置与实验步骤
    4.2 模拟裂纹闭合过程对超声信号峰峰值的影响
    4.3 模拟裂纹闭合过程对接触面积的影响
    4.4 分析与讨论
    4.5 本章小结
5 总结
致谢
参考文献
附录 攻读硕士学位期间发表的论文和出版着作情况

(3)薄板中Lamb波的零群速度温度相关性及S0模态能量转换研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究状况
        1.3.1 激光超声无损检测技术的研究进展
        1.3.2 零群速度Lamb波的研究进展
        1.3.3 S_0模态在薄板缺陷检测中的研究进展
    1.4 本文研究内容
2 Lamb波的基本理论、激光激发及探测方法
    2.1 薄板中Lamb波特性
        2.1.1 Lamb波概述
        2.1.2 Lamb波频散特性
        2.1.3 零群速度Lamb波特性
    2.2 Lamb波的激光激发
        2.2.1 连续激光源激发薄板中Lamb波
        2.2.2 脉冲激光源激发薄板中Lamb波
    2.3 Lamb波的光学探测方法
        2.3.1 多普勒测振仪探测法
        2.3.2 刀刃法
    2.4 本章小结
3 温度对薄板中零群速度Lamb波的影响研究
    3.1 铝合金薄板中Lamb波频散曲线的有限元模型
    3.2 零群速度Lamb波的理论分析
    3.3 铝合金薄板中S_1-ZGV模式频率随温度变化研究
        3.3.1 实验系统
        3.3.2 实验结果
    3.4 温度相关参数对零群速度Lamb波频率的影响
        3.4.1 板厚对ZGV Lamb波频率的影响
        3.4.2 泊松比对ZGV Lamb波频率的影响
        3.4.3 横波波速对ZGV Lamb波频率的影响
    3.5 本章小结
4 脉冲激光对称辐照薄板侧面激发S_0模态及S_0模态的能量转换
    4.1 脉冲激光对称辐照薄板侧面激发单一S_0模态的实验研究
    4.2 脉冲激光对称辐照薄板侧面激发单一S_0模态的有限元模型
        4.2.1 有限元模型
        4.2.2 有限元结果
    4.3 缺陷处入射 S_0模态与S_0模态转换的反射 A_0模态间的能量转换
        4.3.1 薄板中Lamb波模态的位移分布
        4.3.2 能量转换
    4.4 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
附录

(4)基于多普勒频移的激光相干遥感声技术(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 激光遥感声技术的发展
        1.2.2 激光遥感声技术的研究现状
    1.3 论文的研究重点和内容安排
第二章 激光遥感声原理
    2.1 水下声环境特征分析
        2.1.1 水下声传播特征分析
        2.1.2 水下环境噪声特征分析
    2.2 多普勒测速原理
        2.2.1 多普勒原理
        2.2.2 激光多普勒测声方法
    2.3 本章小结
第三章 激光遥感声系统研究
    3.1 系统整体结构
        3.1.1 激光参数分析
        3.1.2 基本光路分析
        3.1.3 数据采集结构分析
        3.1.4 水声信号产生结构分析
    3.2 本章小结
第四章 激光遥感声系统实验
    4.1 系统实验流程
        4.1.1 建立实验环境
        4.1.2 实验具体流程
    4.2 激光遥感声信号获取
    4.3 本章小结
第五章 激光遥感声信号处理与分析
    5.1 信号处理与分析
    5.2 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 未来研究的发展趋势与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间科研成果

(5)基于智能轮胎与微波雷达的桥梁快速测试方法与系统开发(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 桥梁快速测试
    1.3 竖向车轮力测量相关研究
    1.4 微波雷达测变形相关研究
    1.5 桥梁结构模态分析理论相关研究
    1.6 本文研究目标与研究内容
        1.6.1 研究目标
        1.6.2 研究内容
第2章 基于多传感器信息融合的智能轮胎竖向车轮力识别
    2.1 引言
    2.2 轮胎力学特性与分析模型
        2.1.1 轮胎力学特性
        2.1.2 轮胎力学分析模型
    2.3 研究框架
    2.4 轮胎参数与竖向车轮力的映射关系
        2.4.1 竖向变形与竖向车轮力的映射关系
        2.4.2 轮胎转速与竖向车轮力的映射关系
        2.4.3 轮胎胎压与竖向车轮力的映射关系
        2.4.4 运动状态下轮胎多参数耦合与竖向车轮力映射关系
    2.5 基于LSTM深度学习算法的竖向车轮力识别
    2.6 实验验证
        2.6.1 实验设计与测试方案
        2.6.2 轮胎稳态实验结果分析
        2.6.3 轮胎非稳态实验结果分析
        2.6.4 讨论
    2.7 本章小结
第3章 基于长标距应变传感的智能轮胎竖向变形连续测量
    3.1 引言
    3.2 长标距应变传感与实验制备
    3.3 理论推导
        3.3.1 适用于理论推导的轮胎简化模型及研究框架
        3.3.2 适用于轮胎简化模型的改进共轭梁法
    3.4 智能桥梁冲击车轮胎静态实验
        3.4.1 实验制备与方案设计
        3.4.2 静态实验结果分析
        3.4.3 轮胎静态冲击试验结果分析
    3.5 轮胎运动实验与讨论分析
        3.5.1 轮胎高速实验
        3.5.2 传感器优化分析
    3.6 本章小结
第4章 微波雷达测变形原理与系统开发
    4.1 引言
    4.2 微波雷达系统组成与工作原理
        4.2.1 微波雷达系统组成
        4.2.2 微波雷达测变形原理
    4.3 技术方案与主要技术指标研究
        4.3.1 技术方案
        4.3.2 主要技术指标计算
    4.4 微波雷达分机设计方案
        4.4.1 收发天线
        4.4.2 发射机
        4.4.3 接收机
        4.4.4 信号处理机
        4.4.5 辅助单元与显控单元
        4.4.6 微波雷达整机结构方案
    4.5 实验验证分析
        4.5.1 雷达视线位移与被测目标竖向位移换算角度影响分析
        4.5.2 郑州刘江黄河公路大桥实验验证
        4.5.3 微波雷达室内精度实验验证
        4.5.4 桥梁变形现场实验验证
    4.6 本章小结
第5章 基于微波雷达的桥梁变形监测与模态参数识别
    5.1 引言
    5.2 工程实例一:扬州北澄子河大桥
        5.2.1 桥梁概况及测试方案
        5.2.2 研究框架
        5.2.3 结构变形监测
        5.2.4 结构模态参数识别
    5.3 工程实例二:广州南沙大桥
        5.3.1 桥梁概况
        5.3.2 索塔现场测试与结果分析
        5.3.3 桥梁 L/2 截面现场测试与结果分析
        5.3.4 桥梁3L/8 截面现场测试与结果分析
        5.3.5 桥梁跑车实验与结果分析
        5.3.6 环境振动下吊杆群各吊杆测试与结果分析
    5.4 本章小结
第6章 基于微波雷达的桥梁多拉索时变索力同步监测
    6.1 引言
    6.2 基于微波雷达的桥梁多拉索时变索力同步监测方法
        6.2.1 研究方案与框架
        6.2.2 基于微波雷达的拉索时变索力监测方法
        6.2.3 融合VMD与时频分析的信号盲源分离方法推导
    6.3 “南京眼”斜拉步行桥实验
        6.3.1 桥梁概况与实验布置
        6.3.2 Case1 实验结果分析
        6.3.3 Case2 实验结果分析
        6.3.4 Case3 实验结果分析
        6.3.5 Case4 实验结果分析
    6.4 本章小结
第7章 基于改进优化算法的桥梁结构柔度识别
    7.1 引言
    7.2 基于智能轮胎与微波雷达的桥梁结构柔度识别理论
        7.2.1 研究框架
        7.2.2 理论推导
    7.3 基于IQGA的桥梁结构柔度识别方法
        7.3.1 研究框架
        7.3.2 改进的量子遗传算法判别方法
    7.4 实例
        7.4.1 实验室钢梁——混凝土组合桥面板试验结构
        7.4.2 三跨连续刚构桥数值验证
    7.5 结论
第8章 结论与展望
    8.1 本文主要成果与创新
    8.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢

(6)激光多普勒测振数据处理及其应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 振动测量方法概述
        1.2.1 光学相干测量法
        1.2.2 光学非相干测量法
    1.3 激光多普勒测振技术国内外研究现状
        1.3.1 基础理论的研究
        1.3.2 系统结构的研究
    1.4 研究内容及章节安排
第二章 激光测振基础理论
    2.1 多普勒频移
    2.2 运动散射体的多普勒频移
    2.3 光外差检测原理
    2.4 激光测振三种光路结构
        2.4.1 参考光模式
        2.4.2 单光束-双散射模式
        2.4.3 双光束-双散射模式
    2.5 声光移频器的工作原理
    2.6 本章小结
第三章 光电系统设计
    3.1 系统总体设计
    3.2 光学器件的选择
        3.2.1 激光器的选择
        3.2.2 光电检测器的选择
        3.2.3 光学移频器的选择
    3.3 硬件电路理论分析
    3.4 本章小结
第四章 基于小波去噪和卡尔曼滤波的数据处理方法
    4.1 引言
    4.2 基于小波变换的数据去噪
        4.2.1 小波分解与重构
        4.2.2 小波去噪的基本原理
        4.2.3 小波基的选取
        4.2.4 确定最优分解层数
        4.2.5 四种阈值类型
        4.2.6 改进的阈值算法
    4.3 基于卡尔曼滤波的数据去噪
        4.3.1 滤波算法的发展
        4.3.2 卡尔曼滤波算法
    4.4 本章小结
第五章 实验及误差分析
    5.1 测量系统概况
    5.2 数据采集及处理
    5.3 电机转速测量实验
    5.4 误差分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要的研究成果
致谢

(7)激光多普勒测速中信号的分析与处理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 激光多普勒测速技术的发展
    1.3 激光多普勒测速信号处理研究现状
    1.4 本文研究的主要内容
2 激光多普勒测速技术
    2.1 激光多普勒测速原理
    2.2 激光多普勒测速中的光路选择
        2.2.1 参考光模式光路
        2.2.2 单光束-双散射模式光路
        2.2.3 双光束-双散射后向接收模式光路
        2.2.4 结论
    2.3 条纹模型
3 测速系统光路结构单元的设计
    3.1 激光多普勒测速系统光源的选择
        3.1.1 光源的性能要求
        3.1.2 激光器的选择
    3.2 光路结构的搭建
        3.2.1 分光镜的选取
        3.2.2 光路结构其他元器件的选取
    3.3 信号处理部分
        3.3.1 光电探测器的选取
        3.3.2 前置放大电路的设计
        3.3.3 滤波电路的设计
        3.3.4 数字示波器
    3.4 本章小结
4 激光多普勒信号的特性及处理方法
    4.1 激光多普勒信号的特性
        4.1.1 激光多普勒信号的基本形式
        4.1.2 激光多普勒信号的特点
        4.1.3 激光多普勒信号的噪声来源
    4.2 激光多普勒信号处理方法的原理及选取
        4.2.1 常用多普勒信号处理方法
        4.2.2 小波分析
    4.3 小波消噪
    4.4 本章小结
5 信号处理仿真分析与实验
    5.1 激光多普勒信号的仿真
    5.2 加噪仿真信号的小波阈值消噪
        5.2.1 小波基函数的选取
        5.2.2 阈值函数的选取
        5.2.3 小波分解层数的确定
        5.2.4 全局阈值消噪
        5.2.5 分层阈值消噪
    5.3 实验
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文

(8)基于激光多普勒效应的测速系统研究及应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 激光多普勒测速技术概况与应用背景
    1.2 激光多普勒测速技术的最新发展情况
        1.2.1 激光多普勒测速技术应用领域扩展
        1.2.2 激光多普勒测速技术光学结构的改进
        1.2.3 激光多普勒信号处理技术的发展
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本章小结
2 基本原理及方法
    2.1 多普勒效应
    2.2 激光多普勒效应
    2.3 运动粒子的多普勒效应
    2.4 激光多普勒测速实现的常用方法及其特点
        2.4.1 参考光测量模式
        2.4.2 单光束-双散射测量模式
        2.4.3 双光束-双散射测量模式
    2.5 本章小结
3 系统硬件设计
    3.1 系统光路改进设计
    3.2 系统的机械结构设计
    3.3 光电检测电路设计
        3.3.1 光电探测器的选取
        3.3.2 APD供电电路设计
        3.3.3 I-V转换电路设计
        3.3.4 信号调理电路设计
        3.3.5 光电检测电路板设计
    3.4 数据采集系统
    3.5 本章小结
4 信号处理方案设计
    4.1 数据处理程序的前面板设计
    4.2 数据处理程序设计
        4.2.1 数据采集函数调用
        4.2.2 滤波器设计
        4.2.3 频谱分析程序设计
        4.2.4 频率提取与信息转换
    4.3 基于FPGA的数据处理方案
        4.3.1 程序顶层设计
        4.3.2 AD模块设计
        4.3.3 FFT模块设计
        4.3.4 取模模块设计
        4.3.5 峰值提取模块设计
        4.3.6 频率转换模块设计
        4.3.7 系统仿真与分析
    4.4 本章小结
5 系统实验与结果分析
    5.1 光电检测电路功能验证实验
        5.1.1 第一组验证实验
        5.1.2 第二组验证实验
    5.2 物体运动速度标定实验
        5.2.1 速度标定原理
        5.2.2 速度标定电路
        5.2.3 速度标定实验
    5.3 激光多普勒测速实验
        5.3.1 角度参数测定
        5.3.2 角度误差分析
        5.3.3 FFT数据点数确定
        5.3.4 马达-扇叶模型测速实验
        5.3.5 电机-皮带模型测速实验
    5.4 长度测量实验
    5.5 远距离长度测量实验
        5.5.1 系统改进方案
        5.5.2 远距离测量实验
    5.6 液体流量测量实验
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 本文创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录

(9)舰船噪声光学探测的理论和实验研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究进展
    1.3 本文主要工作
第二章 舰船尾流特征
    2.1 舰船尾流噪声特征
    2.2 舰船尾流气泡特征
    2.3 舰船尾流微粒特征
    2.4 舰船尾流中噪声与气泡微粒相互作用
第三章 舰船尾流光学探测原理及方法
    3.1 光散射原理
        3.1.1 Rayleigh散射理论
        3.1.2 Mie散射理论
        3.1.3 布里渊散射
    3.2 光外差探测原理
        3.2.1 多普勒测速原理
        3.2.2 外差探测
        3.2.3 光检测器表面的差拍技术
        3.2.4 多普勒电信号时域频域形式
        3.2.5 外差信噪比
第四章 尾流探测系统及实验分析
    4.1 尾流光学探测系统
    4.2 尾流光学探测实验结果及分析
        4.2.1 静水环境下散射光频谱规律
        4.2.2 噪声尾流下散射光频谱规律
        4.2.3 噪声尾流和气泡尾流下的散射光频谱规律
    4.3 不同环境下散射光频谱规律总结
第五章 全文总结
参考文献
致谢
作者简介

(10)激光多普勒信号探测与数据处理方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 多普勒技术的发展及国内外现状
    1.3 光电探测器的发展
    1.4 多普勒信号处理技术的发展
    1.5 本论文研究思路及结构安排
2 全光纤光路分析与设计
    2.1 激光多普勒测量原理
    2.2 光路设计影响因素分析
    2.3 零差检测光纤光路比较与分析
    2.4 光路实验验证与分析
        2.4.1 实验装置
        2.4.2 试验数据及分析
    2.5 本章小结
3 激光多普勒信号光电转换电路设计
    3.1 光电探测器原理
    3.2 多普勒信号信噪比影响因素与技术指标
    3.3 光电探测器的设计
        3.3.1 PIN光电二极管的工作模式
        3.3.2 前置放大电路的设计
        3.3.3 主放大电路的设计
    3.4 本章小结
4 激光多普勒信号处理方法
    4.1 正弦函数拟合算法
    4.2 Tikhonov正则化数值微分算法
    4.3 基于时频分布的瞬时频率估计
    4.5 信号去噪算法
    4.6 本章小结
5 激光多普勒测速系统的设计与搭建
    5.1 光学系统的设计与搭建
        5.1.1 主要器件介绍
        5.1.2 光学系统的搭建
    5.2 激光多普勒测量系统的硬件设计方案
        5.2.1 高速模数转换电路的设计
        5.2.2 微处理器电路设计
        5.2.3 数据传输电路设计
    5.3 本章小结
6 实验结果及分析
    6.1 实验装置介绍
    6.2 光路系统的验证
    6.3 光电探测器PCB电路板调试
    6.4 数据处理PCB电路板
        6.4.1 微处理电路验证
        6.4.2 高速模数转换电路验证
        6.4.3 数据传输电路验证
    6.5 频率解算算法验证
    6.6 实物验证
    6.7 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢

四、用激光多普勒效应远距离测量固体散射表面的位移(论文参考文献)

  • [1]一种反射式双光束振动检测技术研究[D]. 李翔. 电子科技大学, 2021(01)
  • [2]基于激光超声技术的裂纹闭合模拟研究[D]. 郑杰. 南京理工大学, 2020(01)
  • [3]薄板中Lamb波的零群速度温度相关性及S0模态能量转换研究[D]. 许薇. 南京理工大学, 2020(01)
  • [4]基于多普勒频移的激光相干遥感声技术[D]. 黄炯岗. 南京大学, 2019(07)
  • [5]基于智能轮胎与微波雷达的桥梁快速测试方法与系统开发[D]. 赵文举. 东南大学, 2020(01)
  • [6]激光多普勒测振数据处理及其应用研究[D]. 汪辉. 浙江大学, 2018(08)
  • [7]激光多普勒测速中信号的分析与处理研究[D]. 刘让雷. 青岛科技大学, 2018(10)
  • [8]基于激光多普勒效应的测速系统研究及应用[D]. 李文. 南京理工大学, 2018(01)
  • [9]舰船噪声光学探测的理论和实验研究[D]. 宋芬虹. 西安电子科技大学, 2017(04)
  • [10]激光多普勒信号探测与数据处理方法研究[D]. 张梦娇. 西安工业大学, 2017(01)

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使用激光多普勒效应测量长距离固体散射表面的位移
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