Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu phương pháp đo dịch chuyển độ chính xác cao sử dụng nguồn laser điều biến tần số

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, nhu cầu đo lường dịch chuyển với độ chính xác cao là vô cùng thiết yếu, đặc biệt trong các lĩnh vực như MEMS, công nghệ nano và gia công CNC. Các phương pháp đo truyền thống thường gặp hạn chế về phạm vi, tốc độ và độ chính xác khi yêu cầu độ phân giải đạt nanomet. Luận án này nghiên cứu phương pháp đo dịch chuyển độ chính xác cao sử dụng nguồn laser điều biến tần số (FMI), một kỹ thuật đầy hứa hẹn với cấu hình đơn giản, khả năng đo khoảng cách tuyệt đối và độ nhạy cao. Mục tiêu là phát triển và xác minh hệ thống FMI có thể vượt qua các giới hạn hiện tại, mở rộng phạm vi đo và nâng cao độ chính xác trong các điều kiện môi trường phức tạp.

Nghiên cứu sinh, giảng viên, kỹ sư và các nhà khoa học làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, quang học, điện tử, đặc biệt là những người quan tâm đến công nghệ đo lường chính xác, cảm biến và hệ thống điều khiển.

Luận án tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển phương pháp đo dịch chuyển độ chính xác cao bằng giao thoa kế điều biến tần số (FMI), nhằm khắc phục những hạn chế của các phương pháp đo truyền thống. Với FMI, việc điều biến trực tiếp tần số nguồn laser bằng dòng điện giúp hệ thống đo trở nên nhỏ gọn, ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc đo dịch chuyển nhỏ với độ phân giải cao và khả năng xác định khoảng cách tuyệt đối trên phạm vi lớn. Nội dung chính của nghiên cứu bao gồm phân tích lý thuyết về FMI, tối ưu hóa chỉ số điều biến (m) để mở rộng phạm vi đo và nâng cao độ chính xác. Một phương pháp/thuật toán mới để xác định chỉ số điều biến (m) theo thời gian thực được đề xuất, giúp truy xuất khoảng cách tuyệt đối của đối tượng đo với độ chính xác cao. Luận án cũng chú trọng việc nâng cao tốc độ đo của FMI lên đến tần số điều biến 30 MHz và xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm chứng. Các kết quả thực nghiệm đã chứng minh khả năng của hệ thống FMI trong việc đo rung động tần số thấp trong môi trường mở và đo biến dạng vật liệu nhôm theo nhiệt độ, đạt phạm vi đo 2m với độ phân giải cấp nanomet và sai lệch thấp. Điều này khẳng định FMI là một giải pháp kỹ thuật hiệu quả cho các ứng dụng đo lường chính xác cao trong môi trường công nghiệp, bao gồm cả những điều kiện có rung động phức tạp, mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn đáng kể.