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

Trong các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật tiên tiến, yêu cầu về độ chính xác cao trong đo dịch chuyển ngày càng trở nên cấp thiết. Phương pháp giao thoa kế điều biến tần số (FMI) sử dụng nguồn laser điều biến trực tiếp bằng dòng điện nổi bật như một kỹ thuật đầy tiềm năng nhờ cấu trúc nhỏ gọn, đơn giản và khả năng chống nhiễu hiệu quả. Tuy nhiên, các nghiên cứu FMI trước đây vẫn còn những hạn chế về tối ưu hóa chỉ số điều biến (m), khả năng xác định giá trị m theo thời gian thực và tốc độ đo. Luận án này đặt mục tiêu giải quyết những vấn đề còn tồn đọng nhằm phát triển một hệ thống FMI đo dịch chuyển độ chính xác cao, mở rộng phạm vi và tăng tốc độ đo.

Các nhà nghiên cứu, kỹ sư trong lĩnh vực đo lường chính xác, quang học, kỹ thuật cơ khí, cũng như các sinh viên sau đại học quan tâm đến công nghệ laser và hệ thống cảm biến tiên tiến.

Luận án tập trung nghiên cứu và phát triển phương pháp đo dịch chuyển độ chính xác cao sử dụng giao thoa kế điều biến tần số (FMI) bằng nguồn laser điều biến tần số trực tiếp, nhằm khắc phục các hạn chế về phạm vi đo và tốc độ đo trong các hệ thống FMI hiện có. Nghiên cứu bắt đầu bằng việc xây dựng lý thuyết tổng quát về FMI, tập trung phân tích vai trò của chỉ số điều biến (m) trong việc mở rộng phạm vi và nâng cao độ chính xác đo. Một trong những đóng góp chính là đề xuất phương pháp và thuật toán mới để xác định chỉ số điều biến (m) theo thời gian thực một cách chính xác, dựa trên tỷ lệ cường độ của các cặp tín hiệu điều hòa chẵn và lẻ liên tiếp. Đồng thời, luận án cũng đi sâu phân tích các nguồn gây sai số và đề xuất giải pháp tối ưu hóa thiết bị để tăng tốc độ đo lên đến tần số điều biến 30 MHz. Về mặt thực nghiệm, công trình đã thành công xây dựng và kiểm chứng hệ thống FMI có khả năng đo dịch chuyển với độ phân giải nanomet, phạm vi đo lên đến 2 mét và tốc độ đo đạt xấp xỉ 3,7 m/s, sử dụng laser bán dẫn điều biến tần số 30 MHz. Hệ thống này được ứng dụng hiệu quả để đo rung động tần số thấp trong môi trường mở và phát hiện biến dạng nhỏ của vật liệu nhôm, chứng minh tính khả thi và tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống quang học nhạy nhiệt và các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao. Kết quả này khẳng định khả năng phát triển FMI toàn diện, cung cấp một giải pháp đo dịch chuyển tiên tiến, vượt trội về hiệu suất so với các phương pháp trước đây.