双光栅测微弱振动实验中光拍成像质量的改进IMPROVEMENT OF OPTICAL BEAT SIGNALIN THE EXPERIMENT OF MEASURING WEAK VIBRATION WITH TWO GRATINGS
王鑫磊,黄锐,陈紫媛,王亚芳
摘要(Abstract):
文章针对大学物理实验"双光栅测微弱振动"中光拍信号容易出现"毛刺"和"包络"的问题开展了实验研究。针对"毛刺"信号,分析发现是由于众平行光束叠加后,产生的拍频含有丰富的高次谐波,表现在波形上是"毛刺"。利用Matlab的GUI程序仿真模拟进行验证,然后根据分析的结果,得出将光栅间距控制在一定范围内可以解决"毛刺"。针对"包络"问题,通过理论分析找到其产生的原因是单振动光栅的衍射光边缘的强度变化,进一步分析发现是光栅振动同时伴随的转动造成的。在振动光栅后加光阑抑制衍射光的边缘部分,从而消除"包络"。
关键词(KeyWords): 双光栅;微弱振动;仿真模拟;包络;毛刺
基金项目(Foundation): 中国地质大学(北京)创新性实验项目(编号:201811415130)
作者(Author): 王鑫磊,黄锐,陈紫媛,王亚芳
参考文献(References):
- [1]杨国光,近代光学测试技术[M].北京:机械工业出版社,1986.
- [2]潘元胜,冯璧华,于瑶.大学物理实验[M].南京:南京大学出版社,2002.
- [3]龙作友,杨应平,胡又平.大学物理实验教程[M].武汉:武汉理工大学出版社,2006.
- [4]倪新蕾.大学物理实验[M].广州:华南理工大学出版社,2006.
- [5]彭庶修,朱华.大学物理实验教程[M].北京:国防工业出版社,2006.
- [6]范菁津,邱文杰,郑志远.双光栅测量微弱振动位移量的实验研究[J].大学物理实验,2017(2):41-43.FAN JJ,QIU W J,ZHENG Z Y.Experimental study on measuring weak vibration displacement with double gratings[J].University Physics Experiment,2017(2):41-43.(in Chinese)
- [7]郝建华,孙华燕.激光多普勒效应实验仪的设计[J].指挥技术学院学报,2001(12):91-93.HAO J H,SUN H Y.Design of laser Doppler effect experimental instrument[J].Journal of Command Technology College,2001(12):91-93.(in Chinese)
- [8]易明.普通物理学教程———光学[M].北京:高等教育出版社,1999.168-173.
- [9]易明,等.几种相位光栅的移频效应[J].南京大学学报,1985,21(2):259-270.YI M,et al.Frequency shift effects of several phase gratings[J].Journal of Nanjing University,1985,21(2):259-270.(in Chinese)
- [10]杨静,陈晓花,潘晨.用激光双光栅法测量微小位移的实验研究[J].上饶师范学院,2012,32(3):42-48.YANG J,CHEN X H,PAN C.Experimental study on measuring micro-displacement by laser double grating method[J].Teachers College of Shang Rao,2012,32(3):42-48.(in Chinese)
- [11]曹国荣,董荣生,王正岭.莫尔条纹在微小振动测量中的应用[J].激光杂志,2004(25):64-65.CAO G R,DONG R S,WANG Z L.Application of Moire fringes in micro vibration measurement[J].Laser Magazine,2004(25):64-65.(in Chinese)
- [12]周丽,王美娜.激光多普勒效应测微振动实验改进探析[J].大学物理实验,2015(28):18-20.ZHOU L,WANG M N.Improvement of laser Doppler effect micro-vibration measurement experiment[J].Physics Experiment of College,2015(28):18-20.(in Chinese)
- [13]黄壮雄,潘永华,宋伟,等.激光双光栅法测微小位移中光拍信号波形改进[J].大学物理,2004,23(4):59-62.HUANG Z X,PAN Y H,SONG W,et al.Improvement of beat signal waveform in measuring micro displacement by laser double grating method[J].College Physics,2004,23(4):59-62.(in Chinese)
- [14]杜振辉,李淑清,蒋成志.激光光栅多普勒效应微小振动测量[J].光学学报,2004(24):834-837.DU Z H,LI S Q JIANG C Z.Measurement of Doppler effect micro-vibration of laser grating[J].Journal of Optics,2004(24):834-837.(in Chinese)
- [15]张鹏,周惠君,王思慧.激光双光栅法测量微小位移中光拍信号的振幅调制[J].实验室研究与探索,2009(2):15-19.ZHANG P,ZHOU H J,WANG S H.Amplitude modulation of beat signal in micro-displacement measurement by laser double grating method[J].Laboratory research and exploration,2009(2):15-19.(in Chinese)