马赫环的原理，造成干涉条纹与劈尖不平行的原因

生活的过程中，小伙伴们是不是经常遇到一些很困惑的问题，比如我们今天要说的马赫环的原理这个问题，要解决这样的问题其实很简单，下面可以跟着小编来具体了解一下吧。

马赫环的原理

马赫环形成的原因在细节上比较复杂，可以理解为尾焰喷流中复杂超音速流场中，局部喷流在激波作用下密度和压力发生突变的结果。

当发动机的超音速射流离开尾喷管时，由于射流的静压小于环境压力，射流会略有膨胀，射流压力会随着气体压力的增大而减小。当射流压力降到环境气压以下时，会被周围大气压缩聚集，这样压力又会变高。

在这个膨胀和压缩的过程中，超音速射流中会产生一系列复杂的斜激波和正激波，以及普朗特迈尔膨胀波和普朗特迈尔压缩波。这一系列复杂的冲击波会导致射流在膨胀段和压缩段交界处的温度急剧上升，高到足以再次点燃射流中的任何残留燃料，使其燃烧发光。官方称，这些燃烧的剩余燃料形成了菱形的火焰图案，使得马赫环在喷流中闪闪发光。

造成干涉条纹与劈尖不平行的原因

在一般的干涉仪中，如Teyman-Green干涉仪或Mach-Zehnder干涉仪，参考光和物光沿不同的光路传播，因此会受到机械振动和温度扰动的影响。这导致该方法只能在抗振平台上和有温度控制和稳定气流设施的环境中获得稳定、清晰、高对比度的干涉条纹。

剪切板准直测试仪/干涉仪具有稳定性强的优点，检测光路中不需要特殊的参考光，只需要一张干涉图就可以实现对待测畸变波前的全场检测。它可以实现高速、快速的表面形貌测量。除了横向和径向剪切方法之外，还有旋转和翻转剪切方法，并且最近已经有了这些方法的组合。

原则

剪切干涉仪的基本原理，以平板探测干涉仪为例，利用具有一定厚度和微小楔角的优质光学平板，将一个空间相干的波前分裂成两个相同的波前，并使两个波前相对错位；由于波面上的点是相互相干的，所以在这两个波的重叠区域会发生干涉(如图1)。

图1

剪切板的楔角方向垂直于剪切方向。如果检测光束完全平行，干涉条纹平行于剪切方向；如果探测到的光束会聚或发散，条纹就会旋转(如图2所示)。

图2

应用:①波面的波差分布；②可以计算光束准直度。

优点:干涉是利用被测波前本身实现的，不需要参考表面。

计算方法:

根据干涉条纹，光束的曲率半径和发散角可以计算如下:

观察屏幕上的检测表面的曲率半径r通过下面的剪切方程计算。

r =信噪比b tga (1)

光束发散角(全角)通过以下公式计算。

q=D/R=n b D tga/s (2)

这里，n和b为剪切板的折射率和楔角，d为观察屏上被探测光束的直径(其最大值为剪切板的孔径)，b为观察屏上相邻两干涉条纹之间的距离，a为干涉条纹的倾斜角度(即条纹与观察屏参考十字线之间的角度)，s为剪切板的剪切量，如图3所示。b已知。只要测量角度α，就可以根据等式(1)和(2)计算光束的曲率半径r和发散角q。

监狱的振动光纤经常误报怎么办

你好

如果监狱周界光纤智能安防系统是分布式光纤振动传感(DVS)的核心系统，采用分布式光纤振动传感技术，在误报率上有很好的性能优势，其误报率极低，不会经常因误报导致人力资源浪费和精神紧张。

原因如下：

1)光纤振动传感原理:

图1光纤振动传感示意图

如图1所示，通过耦合ITU波长激光器和波长稍微偏离其波长的可调激光器，获得相干光并输入到光纤中。光纤振动时，相干光会发生退相干，光强随振动幅度和频率按一定规律变化。

根据光强将光信号转换成相应的电信号，输出到运算放大器进行放大运算，可以得到不同的调制信号。通过对得到的调制信号进行处理，可以检测出光纤振动，从而实现光纤振动传感。

2)分布式光纤振动预警平台的工作原理:

振动检测平台主要由微应变传感器和定位器组成；

微应变传感器:基于“MZ干涉检测”原理，为了检测微应变，通常采用双芯单模光纤。这两根光纤构成了“干涉传感器”的一个臂，使用相干激光器向其发射激光束。如果光纤不受外界干扰，光电探测器不会对反射波产生报警信号。如果光纤受到外界的干扰，如运动、声波、触摸等，光的波形发生变化，产生干涉图像(即振动波形图)。光电探测器可以检测到这种波形变化，软件可以分辨出事件的真实情况。相干激光器发射连续波激光束，光纤传感器的波形响应范围从1Hz到20K Hz。该技术可用于检测动态应变，响应时间为毫秒量级。

定位器技术:结合微应变传感器构成完整的系统。一个典型的系统通常需要三芯光纤，两芯用于微应变传感器，一芯用于定位器，以实现远程安全保障系统的定位报警功能。定位器技术是beam公司的专有技术。激光器向光纤发射激光，激光通过“干涉传感器”的一个臂和一个配备了我们专利技术的终端单元。为了准确定位，需要将光纤的长度信息输入计算机软件。根据现场情况，将光纤长度距离换算成实际距离。根据使用环境的不同，系统的定位精度一般在100米左右。

3)各种振动波形的采集和应用:

各种振动波形由系统在‘训练集数据采集和盲测’阶段采集和建立，即通过建立振动事件库，采集和存储上百种振动波形，当类似振动事件发生时，机器学习和AI识别系统可以判断和报警这一类型的侵入式振动事件。

以下是系统收集的振动波形图和相应事件的示例:

(A)触摸光缆(钻孔窃取数据)

用手摸光缆(钻孔窃取数据)

该系统检测人手触摸光缆的波形。

(2)人工开挖:

该系统检测了手工工具挖掘出的波形图。

(3)重型机械操作:

重型机械操作

该系统检测出重型机械运行的波形图。

(四)无威胁触摸行为:

对于非威胁性触摸行为，由于系统在‘训练集数据采集和盲测’阶段采集并建立了各种事件的振动波形，通过识别不同事件的振动波形，某一特定事件，比如车辆通过引起的振动，与重型机械施工引起的振动有很大区别。然后通过机器学习和AI识别系统，在实际监控中过滤触摸行为事件，从而降低误报率。

该系统检测周围经过车辆的波形。

风雨引起的光缆周围的振动是一种低频振动，系统采集并处理这种振动波形。通过对振动波形的识别，会发现这个振动波形与其他具有威胁行为的振动波形有很大的不同。因此，系统可以很容易地识别事件，从而过滤掉风雨干扰的非威胁振动。

该系统探测到暴雨的波形。

树枝掉落、敲击光缆等偶然敲击事件，通过系统的合理设置，可以过滤掉这些偶然因素造成的大部分误报。

我们通过分析振动波形图、振动相位等参数来区分非威胁性触摸行为。这里起作用的参数包括振动波形、振动持续时间、事件计数器等等。系统完成‘训练集数据采集和盲测’阶段后，依靠机器学习和AI识别系统，可以避免这类非威胁事件的虚警。而且虽然树枝掉落可能会引起振动，但是振动波形达不到系统设定的报警灵敏度检查值，触摸事件的持续时间也不足以触发报警。在产生报警信号之前，需要一定的时间来产生连续的触摸行为。通过这一系列的设置，可以避免大部分偶然的非威胁事件，从而降低误报率。

系统检测到树枝掉落的波形图。

4)振动波形图比振动频谱图在分析判断入侵行为上的优势。

振动波形图以X轴代表振动时间，Y轴代表振动幅度记录振动行为的事件，以入侵事件的振动“时域”记录、分析和判断入侵行为。振动谱图以X轴代表振动频率，Y轴代表振动幅度记录振动事件，以入侵事件的振动“频域”记录、分析和判断入侵行为。

入侵行为的振动信号在‘时域’，即X轴是时间(秒或分)，Y轴是测得的振动幅度(位移、速度、加速度)。在这种概念下，显示振动波形是一种非常精确的方法，可以显示入侵行为的实际振动形式，并分析其各种振动参数。与‘频域’采集的振动频谱图(以下图示均为振动频谱图示例)相比，振动波形图可以更准确地定位一次入侵在同一时间段内的持续时间、振动幅度和振动行为次数，不需要系统对频谱图的高频部分进行平均后再与事件库中的数据进行比较来做出决定。

当人们入侵时，频谱被收集。

风雨引起的振动频谱

通过波形幅度、幅度阈值、持续时间等多种参数对振动波形图进行分析，以区分虚警和威胁入侵。与树枝、鸟、小动物、冰雹、风雨等偶然事件引起的敲击振动相比，经过机器学习和AI识别系统的检查分析，虽然与一些威胁行为引起的波形相似，如人的入侵，但从整体波形幅度、持续时间和同时产生的事件数量来看，与人的入侵引起的波形不同。

因此，使用振动波形图优于振动频谱图。经过机器学习和AI识别系统的验证，在实际应用中，系统可以更准确地识别各种振动行为。

系统检测到树枝掉落的波形图。

该系统检测人手触摸光缆的波形。

因此，如果监狱周界光纤智能安防系统是采用分布式光纤振动传感技术的分布式光纤振动传感(简称DVS)的核心系统，在“训练集数据采集和盲测”阶段，即采集和建立各种事件的振动波形，通过建立振动事件库，采集和存储数百个振动波形， 并且机器学习和AI识别系统可以在类似振动事件发生时对该类型的入侵振动事件进行判断和报警，从而实现对威胁监狱周界安全的物理入侵事件的高检测率和对不威胁周界安全的振动行为的低误报率。

希望这个解释能满足你对光纤振动预警系统的理解。欢迎关注我的账号，了解更多光纤智能应用。

以上就是关于马赫环的原理，干涉条纹与光楔不平行的原因，以及马赫环的原理的相关内容。希望能帮到你。