基于激光鼠标的自混合干涉传感测量技术的研究

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激光自混合效应是激光器发出的光射到外部物体表面,经过反射或散射后其中一部分光又反馈回激光器,此时的反馈光携带了外部物体的信息,与腔内光混合后调制了激光器输出光的光频与光强,这个现象称为自混合效应。由于激光自混合干涉测量系统具有结构简单、易准直、非接触测量的优点得到越来越多的应用,特别在测振动、位移、速度等物理量时具有明显优势。现有的测量系统虽然测量精度高,但是这些系统需要较多光学元器件,导致结构复杂,体积较大并且造价昂贵。事实上,并不是所有的场合都需要精度如此高的测量,一个高性价比的测量系统有许多实际应用场合。近年来,鼠标已经成为日常生活一部分。经过不断的技术革新,鼠标的精度越来越高,并且大批量的生产使得鼠标的价格低廉,这些优点使得利用鼠标进行测量工具变为可能,在一些低成本测量领域中得到应用。本文将激光自混合干涉原理应用于激光鼠标,研制出激光自混合干涉传感器。在Linux系统下对鼠标的驱动进行了再开发,实现了关键代码设计并定义了一些宏,应用于实验测量。该激光鼠标传感器系统可应用于大范围位移与低频振动的测量。在大范围位移测量的实验中,设计了系统的整体结构,包括鼠标芯片的选择、伺服电机的保护电路与相关应用程序,并且在不同速度下进行了实验,实验结果显示该系统可以实现百mm级位移测量,并提供0.1%的精度。在低频振动的测量实验中,设计了系统的整体结构,包括用于固定的框架、对比光路以及测振动应用程序,并且在不同的振动频率下进行了振动波形还原的测试,结果显示该系统在50Hz内的测量结果符合一般的测振动需求,并且工作稳定。经实验证明,激光自混合干涉鼠标传感系统可应用于大范围位移测量与低频振动的测量,实验结果显示可以满足常规的测量需求。该激光鼠标传感器属于非接触式测量,运行稳定,成本低廉,有着广泛的应用前景。
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