多光纤干涉图像的数值模拟及实验
毕业论文关键词：光纤投影器；干涉图像；数值模拟；三文测量
Numerical Simulation and Experiment of Multi-fiber Optic Interference Image
Abstract: As a new method of optical sensing and measurement, in order to realize the accurate 3-D measurement of the object, an optical fiber projector based on optical fiber interference was introduced. It is made of multi-optical fibers in space in different combinations of interference, resulting in a space form a variety of interference pattern, the interference pattern constitutes a multifunctional fiber optic interferometric projector, and gives a theoretical model of space optical fiber composite structure of interference image and computer simulation results were compared, constructed the experimental system is to get the result. The impact of the location parameters of optical fiber projector on interference pattern was discussed. It is of great significance to the study design of optical fiber image projector and its practical application.
Key words: Optical fiber projector; Interference image; Numerical simulation; 3-D measurement
目录
1 绪论 4
1.1 项目背景 4
1.2 研究现状和发展趋势 4
1.3 研究目的及意 7
2 光纤干涉理论 7
2.1 双束光干涉理论 7
2.2 多束光干涉理论 10
3 二文多光纤空间编码组合设计和理论模型 13
3.1 捆绑式和V字形密集排列组合设计 13
3.1.1 捆绑式光纤空间编码投影器组合设计 13
3.1.2 V字形光纤空间编码投影器组合设计 14
3.2 多光纤干涉理论模型的建立 15
4 二文光纤干涉数值模拟 20
4.1 多光束干涉图像的数值模拟 20
4.2 讨论光纤排列结构参数对干涉图像分布的影响 25
4.2.1 讨论捆绑式排列结构参数对干涉图像分布的影响 25
4.2.2 讨论V字形排列的结构参数对干涉图像分布的影响 26
4.3小结： 27
5 二文光纤干涉图像的实验研究 28
5.1 制作二文光纤干涉图像投影器 28
5.2 搭建实验系统并CCD采集图像 31
5.3 讨论光纤空间编码参数对干涉图像的影响 32
5.4 理论与实验结果对比分析 37
6 结论 39
致谢 40
参考文献 41
1 绪论
1.1 项目背景
多光纤干涉是基于点光源杨氏干涉理论,选用的光纤是单模高双折射保偏光纤,由于单模光纤纤芯很细,因此出射端面可以看成点光源。在一定测量条件下满足傍轴条件和远场条件,测量系统可以看作远心系统。以两光纤为例,这时形成的干涉条纹是余弦分布。把多光纤干涉图像投影到待测表面,被待测表面调制,成为变形的干涉图像,该图像的相位分布携带着待测表面的轮廓信息,因此检测出相位分布,就可以由系统的结构参数解调出待测表面的轮廓。在这种测量系统中,除了测量方法以外,多光纤空间编码干涉图像投影器结构参数及检测系统结构参数的设计都至关重要,它直接影响着测量精度和测量范围及测量方法的选择。