《激光测振仪工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《激光测振仪工作原理（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、宝利泰测量技术（北京）有限公司C Polytec激光测振仪基本原理激光测振仪可以测量传统传感器无法实现的一些特殊方面。比如，激光测振仪可以测量频率高 达 2.4GHz 的振动，并且保证很好的线性度和准确度，激光测振仪可以测量液体表面的振动，可以测 量很小或者很轻的物体，其基本原理如下。多普勒效应多普勒效应存在我们每个人的身边。在高速上，当快速行驶的车辆经过你时，鸣笛的音调就会发生变化。光的传播具有和声波一样的物理特性。下图展示了一个移动声源的多普勒效应。上图表示了一个声场（喇叭）的三种状态：静止状态（a），向右移动（b）和向左移动（c）。从喇叭 起源的曲线代表了在某一个观察时刻的振动强度。在喇
2、叭右边的一个观察者在（a）情况下听到的频 率等于喇叭本身产生的频率。在（b）情况下喇叭向着观察者移动（V0）,这将使得波被“压缩” 结果使听到的频率比喇叭本身产生的频率高。对应的，在（c）情况下听到的频率比喇叭产生的频率 低。如果波被一个移动的物体反射回来被测量系统接收（激光测振仪就是这种情况），波的频移可以 表示为：fD= 2* V/Z其中V是物体移动的速度，入是声源产生的波长。为了得到物体的速度，可以先计算多普勒频移， 在激光测振仪中这是通过激光干涉仪实现的。激光干涉仪激光多普勒干涉仪基于光学干涉的基本原理，要求两个相干光束重合，其光强分别为II和12。相干 后的强度不只是两个光强的和，而
3、是依据如下公式调制： 2n(rl hot =T干涉项与两束光的光程差有关，如果光程差是激光波长的整数倍，干涉强度就是单个强度的四倍（假设4 = 4）。如果光程差是半个波长，干涉强度就是0.下图标识了激光测振仪的物理原理：Polytec China Ltd.Address: RM1026 Hanwei Plaze，No.7 Guanghua RD.，Chaoyang District，Beijing China，100004 Tel:86-10-65682581，86-10-65683291Fax:86-10-65688291宝利泰测量技术(北京)有限公司Q Polytec从光源发出的激光被分光
4、镜(BS1)分成参考光和测量光。测量光经过分光棱镜(BS2)后聚焦到被测物体。从被测物体反射回来的光被BS2反射到BS3，与参考光在这里重合后传输到探测器。由于 参考光的光程是固定的，所以被测物体的移动就在探测器上形成了明暗条纹，一个完整的明暗条纹 就对应了物体移动了激光的半个波长。如果使用的氦氖激光，这就对应了 316nm. 单位时间内光程的 改变就意味着多普勒频移，所以干涉条纹的调制频率与被测物体的移动速度成正比。当物体远离干 涉仪时产生的条纹与物体靠近干涉仪时产生的条纹是一样的，这样的话就不能决定物体的运动方向。为了解决这个问题，我们在参考光路中放置了一个声光调整器(Bragg Cell
5、)，它将光的频率抬升 40MHz。当物体静止时，这将产生一个40MHz的干涉条纹。如果物体向着干涉仪移动，条纹频率就降低。如果物体远离干涉仪运动，条纹频率就大于40MHz,这样就可以确定被测物体运动的方向了。位移还是速度从原理上我们可以看到，激光测振仪既可以测量速度也可以测量位移。测量位移时，不是把多普勒 频移转变为与速度成正比的电压，而是数探测器上明暗条纹。使用合适的插值技术， Polytec 激光测 振仪可以得到nm级的分辨率，如果采用数字解调技术，分辨率可以达到pm级。位移解调更适用于 低频运动，速度解调适用于高频运动。振动的最大幅值可以表达为：V =s由上面的公式可以得到，当频率很大时，很小的位移也可以产生很大的速度。更多内容请关注公众号：Polytec China Ltd.Address: RM1026 Hanwei Plaze,No.7 Guanghua RD.,Chaoyang District,Beijing China,100004 Tel:86-10-65682581,86-10-65683291Fax:86-10-65688291
