技術(shù)文章

　　激光測振技術(shù)依賴于光的多普勒效應(yīng)，用于測量振動(dòng)物體的物理參數(shù)。當(dāng)相干激光光束照向振動(dòng)物體時(shí)，由于多普勒效應(yīng)，光的頻率會(huì)發(fā)生調(diào)制，產(chǎn)生激光多普勒效應(yīng)，體現(xiàn)為激光頻偏。通過激光干涉技術(shù)，將照射物體并反射回的激光光束與參考光束進(jìn)行干涉，最終在光電探測器上探測得到多普勒頻偏，從而獲得振動(dòng)物體的物理參數(shù)。

　　激光測振儀的核心為高精度激光干涉裝置，激光所射出的光分光BS1分為一束參考光和一束物光，物光束經(jīng)分光鏡BS2并由透鏡L聚焦在被測物體表面的某一點(diǎn)，被測物體表面的散射大部分都轉(zhuǎn)BS3，在BS3處于另一束參考光相干涉，從而得到物光與參考光在BS3處的亮度調(diào)制頻率，并由光檢測器D1和D2轉(zhuǎn)換為電信號。由于來自被測振動(dòng)體的散射光中已經(jīng)含了正比于振動(dòng)體瞬時(shí)速度的多普勒頻移信息，所以從檢測到的多普勒頻移大小就可以推知物體表面的運(yùn)動(dòng)速度。

　　圖1：激光從測振儀的光學(xué)系統(tǒng)

　　多普勒激光干涉測振技術(shù)路線：激光多普勒測振技術(shù)包括外差干涉和零差干涉兩種。

　　外差干涉對照射物體的光束或參考光束的其中一路施加一個(gè)固定頻率的移頻，干涉后得到一個(gè)包含載波的調(diào)頻信號，再通過鎖相環(huán)技術(shù)或正交混頻得到多普勒頻偏或相位，直接對應(yīng)振動(dòng)物體的振動(dòng)速度或相對位移。

　　零差干涉則對照射物體的光束和參考光束進(jìn)行零頻率處理，直接干涉得到一個(gè)零頻附近（不包含載波）的調(diào)頻信號，通過光學(xué)方式同時(shí)得到I和Q的信號，后續(xù)通過鑒相解調(diào)方式，得到相位，直接對應(yīng)振動(dòng)物體的相對位移。

　　激光振系統(tǒng)主要由激光干涉儀、信號處理器及數(shù)據(jù)采集處理計(jì)算機(jī)構(gòu)成。其框圖如圖2所示。

　　圖2：測量系統(tǒng)框圖

　　激光于涉儀的工作原理如前所述。信號處理器的作用是處理干涉儀所輸出的調(diào)制信號及為布拉格器件提供驅(qū)動(dòng)信號,它同時(shí)具有位移及速度兩種輸出。速度輸出是一個(gè)與振動(dòng)體速度成正比的模擬電壓，這是由其內(nèi)置的速度解調(diào)器通過頻率-電壓變換把多普勒信息從載波中提取出來而完成的。位移輸出實(shí)際上是一干涉條紋計(jì)數(shù)器，以波長為單位對微小的位移進(jìn)行測量。

　　數(shù)據(jù)采集處理部分采用了高速A/D轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的實(shí)時(shí)顯示處理軟件，除了可以高速實(shí)時(shí)顯示波形外，還可對波形進(jìn)行頻率、幅度測量及存儲(chǔ)壓縮和頻域分析。其最高采樣頻率為10MHz,具有預(yù)觸發(fā)延時(shí)功能，便于捕捉瞬時(shí)狀態(tài)。人機(jī)界面采用模擬示波器面板及菜單提示選擇,十分友好。

　　激光測振儀應(yīng)用優(yōu)勢：

　　●不能有附加質(zhì)量影響的器件,如輕巧，柔性或微型結(jié)構(gòu)等。

　　●傳統(tǒng)接觸式傳感器不易靠近或易損壞的惡劣環(huán)境,如高溫,高壓,腐蝕,放射等。

　　●需要大量測試點(diǎn),如大型構(gòu)件模態(tài)測量等,省去傳統(tǒng)接觸式傳感器布點(diǎn)連線等繁重工作量。

　　●大振幅,高g值振動(dòng)、沖擊測量，可測量從原子級微弱振動(dòng)到數(shù)上百萬g沖擊。

　　●極低頻或極高頻振動(dòng)測量。

　　如果您對激光測振儀的應(yīng)用還有什么不了解的，歡迎咨詢我們。

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