Vibration monitoring and analysis of ranging target based on laser self-mixing interference
-
摘要: 为防范顶板松动、断裂等危险，需要对煤矿巷道、涵洞和隧道的顶底板距离及两帮之间的距离或接近程度进行动态监测。常规激光测距传感器容易受到外部因素的干扰，特别是由目标振动造成的信号频谱展宽，严重影响监测精度。针对上述问题，设计了基于激光自混合干涉的测距系统，能够通过监测目标的振动来实现测距误差的补偿。仿真结果表明：实际位移与设定参数之间显示相同的变化规律，幅值偏差表现出波动变化特征；对相位信号进行余弦转换，再对其频谱测试，经过补偿处理后可对信号频谱展宽起到显著的抑制作用。用扬声器模拟振动，实验结果表明：补偿后的信号形成了良好的相位线性度，有效避免了振动对信号频谱的展宽，实现了测距精度的显著提升。由于该系统无需重新匹配激光器的性能，可以满足较大范围的测试需求，同时光路组件相对简单，满足煤矿巷道等复杂环境的测试需求。
-
-
[1] 王国法, 杜毅博, 任怀伟, 等.智能化煤矿顶层设计研究与实践[J].煤炭学报, 2020, 45(6):1909-1924. [2] 孙继平.煤矿智能化与矿用5G[J].工矿自动化, 2020, 46(8):1-7. [3] 张蓄金, 乌岚.多传感器信息融合技术在煤自燃安全预警系统中的应用[J].煤炭技术, 2022, 41(6):156-158. [4] 连会青, 杨艺, 杨松霖, 等.基于微震监测技术的煤矿顶板水害预测[J].煤矿安全, 2023, 54(5):49-55. [5] 董毅, 谢玮霖, 冯宇祥, 等.延迟自外差锁相控制的激光线性扫频技术及其应用[J].光学学报, 2021, 41(13):30-38. [6] 王悦, 于水, 王苏健, 等.微震监测技术在煤矿底板突水预警中的应用[J].煤炭科学技术, 2018, 46(8):68-73. [7] 陆龙钊, 张大鹏, 曾厚财, 等.基于短环形腔制备高速扫频光源的研究[J].光学学报, 2020, 40(24):112-119. [8] DENG Zhongwen, LIU Zhigang, JIA Xingyu, et al.Dynamic cascade-model-based frequency-scanning interferometry for real-time and rapid absolute optical ranging[J].Optics Express.2019, 27(15):21929-21945.
[9] 邹峰, 郑天雄, 张官扬, 等.基于AOM声光调制器线性扫频测距研究[J].应用激光, 2020, 40(6):1132-1137. [10] 苏成志, 王承运, 刘响, 等.机器人标定系统自适应控制器研究[J].机械设计与制造, 2020(3):277-280, 284. [11] 高旭龙, 宗光华, 于靖军.基于激光视觉的胶型跟随检测系统的研究[J].机械设计与制造, 2019(9):168-171. [12] SLOTWINSKI A, REZK M.Compact fiber optic geometry for a counter-chirp FMCW coherent laser radar:US7139446[P].2006-11-21.
[13] TAO Long, LIU Zhigang, ZHANG Weibo, et al.Frequenc y-scanning interferometry for dynamic absolute distance measurement using Kalman filter[J].Optics Letters, 2014, 39(24):6997-7000.
[14] 赵潇, 杨海马, 强佳, 等.基于卡尔曼滤波的高精度相干激光测距方法[J].光学学报, 2020, 40(14):115-123. [15] SHANG Yue, LIN Jiarui, YANG Linghui, et al.Precision improvement in frequency scanning interferometry based on suppression of the magnification effect[J].Optics Express, 2020, 28(4):5822-5834.
[16] 柴晓博, 吴腾飞, 殷璞芙.基于激光自混合测振的FSI测距误差补偿方法[J].激光与光电子学进展, 2021, 58(11):206-212. [17] 李雅婷, 张福民, 潘浩, 等.调频连续波激光测距系统的振动补偿仿真研究[J].中国激光, 2019, 46(1):166-173. [18] 张广娜, 叶会英, 薛琦, 等.基于适度光反馈自混合干涉技术的位移测量系统[J].激光与光电子学进展, 2008, 45(3):66-70. [19] 徐赵龙, 解研, 王迎新, 等.太赫兹量子级联激光器自混合干涉测量技术研究[J].光学学报, 2020, 40(11):154-161. [20] 姚艳南, 张福民, 曲兴华, 等.基于硬件的等光频间隔采样及频谱分析方法[J].光学学报, 2016, 36(12):113-122.
计量
- 文章访问数: 1
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: 0
下载:
