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激光干涉测量振动法 |
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光学多普勒干涉原理测量物体的振动 激光测量是一种非接触式测量，其测量精度高、测量动态范围大，同时不影响被测物体的运动，具有很高的空间分辨率 多普勒干涉原理是：光源发射一束频率为f0的光照射到物体表面，运动物体接收到光信号后把它反射出来，光接收器接收到频率为f光波信号，其频率随运动物体速度增加而增加。激光多普勒干涉技术用于振动测量就是应用此原理。激光振动测量仪发出的激光经过透镜分成两束光(图1)，光束1是参考光束，直接被光检测器接收；另一束光经过一对可摆动的透镜照射在物体表面上，受运动物体表面粒子散射或反射的光为光束2。它被集光镜收集后由光检测器接收，经过干涉产生正比于运动物体速度的多普勒信号，通过频率和相位解调便可得到运动物体速度和位移的时间历程信号 目前市场上有美国MetroLaser公司生产的激光多普勒振动测试仪
图1 激光测量系统原理图 低频激光测振仪 图2为一台低频激光测振仪光路示意图。图中参考光路为：激光至M1、B1、M2、M3、M4、M5、M6反射镜，并由M6自准直后再返回至分光镜B1，经B1透射后入射至光电倍增管。为使参考光路长短可调，M4可以前后移动，以平衡参考光路和实际的水平台和垂直台测量光路 垂直台测量光路为：激光至M1、B1反射后至M9、M11(此时反射镜M10退出光路，见A向视图)。经自准直后，由M11沿原路返回M9、B1，并透过B1至光电倍增管，于是参考光及测量光相干涉，产生干涉条纹。水平台测量光路为：激光至M1、B1，此时经反射镜M10进入光路，光由M12至M13(C向视图)，经自准直调节后，由M13返回M12、B1至光电倍增管。此时，水平台测量光与参考光干涉，产生干涉条纹 以低频激光测振仪的激光波长为长度绝对标准，对振动台振幅A进行测量与测量振动周期的绝对时间标准配合，可测得振动表面振幅、速度、加速度等各振动参数。最终对振动传感器的位移、速度和加速度等振动参数进行绝对标定。本系统利用条纹计数法对振动平台的台面振动进行测量，振幅和条纹数之间的关系可以用下式算出：
式中 A——振动台的振幅； N——条纹数； λ——激光的波长 目前激光全息可用于振动测试分析的设备，有挪威Optoner公司生产的激光全息振动测量与无损检测系统。但一般只能在普通实验室环境，无隔振要求，周围没有旋转机械及噪声源的情况下工作
图2 低频激光测振仪光路示意图 A向视图—激光到垂直振动台的视图；C向视图—水平振动台的视图 |
