基于光电检测技术的非接触式横向形变测量系统的研究
众所周知，物体在受到轴向加载的过程中，由于泊松效应的存在，物体在轴向产生加载形变的同时，其横向也会发生变形。横向形变是表征材料力学特征的重要性能参数，因此横向形变的测量也可作为探究材料力学响应的重要方法和手段。本文设计了一套基于光电检测技术的横向形变测量系统，以半导体激光器作为光源，采用硅光二极管为核心器件构成的光电检测电路进行光电转换，利用高性能数字示波器对电信号进行捕获、存储、运算及分析，能够实时的、非接触的方式对被测物体的横向变形进行测量。 本文利用多模光纤(MMF)对半导体激光器发射的高斯光束进行匀光处理，从光纤传输特性入手，详细分析了多模光纤对高斯光束的匀光作用的理论原理，并在此基础上设计了一套光束能量匀化系统，经试验测试表明，经多模光纤处理后的激光束能量分布趋向均匀化；与此同时，为减弱了由于光纤匀光带来的光束能量衰减，还进一步采用了增透膜技术以保持光束能量的稳定性。 光电探测器是构成本测量系统的另一个重要的光电转换关键部件，它将形变引起的光信号的能量变化转换成电信号的电压变化。要实现形变的精确测量，光电探测器要求要有良好的线性输出特性以及优秀的抗干扰能力。本文通过对光电检测电路的线性特性和噪声特性进行分析，设计了一种低噪声、线性特性良好的光电检测电路，并通过实验对电路的噪声信号和线性特性进行检测，实验结果表明电路的信噪比高、线性特性良好。 本文通过微控电子材料性能试验机，对弹性性能良好的哑铃状橡胶样片进行单轴拉伸实验。通过光电检测系统对橡胶试件的横向变形进行实时监测，捕捉光电转化的电信号进行分析计算，将测算的形变量与实际形变量进行比对。对比结果表明：该测试系统性能稳定，抗干扰能力强，可以满足横向应变测量的精度需求。 论文最后对全文的研究成果进行了总结，指出了本文存在的不足，并提出了课题下一步的研究方向。
横向形变测量;激光器;光电检测;多模光纤;单轴拉伸
武汉纺织大学
硕士
检测技术与系统
黄承义;王东
2016
中文
TN29
2020-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）