一種掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，激光器發(fā)射的激光束經(jīng)第一分光棱鏡分束，其中一路作為外差探測(cè)的本振光經(jīng)反射棱鏡反射到合束鏡進(jìn)行合束；另一路經(jīng)第一光闌、AO聲光調(diào)制器、第二光闌、第二分光棱鏡到達(dá)二維掃描控制系統(tǒng)后射向目標(biāo)，散射光束經(jīng)二維掃描控制系統(tǒng)、第二分光棱鏡到達(dá)合束鏡與本振光合束；激光合束后，經(jīng)第三光闌、檢偏器、光電探測(cè)器和中頻放大器到達(dá)信號(hào)處理器。本發(fā)明的有益之處在于：采取外差式激光干涉測(cè)量的原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的振動(dòng)、速度和位移等特征進(jìn)行非接觸式測(cè)量，具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；在外差探測(cè)時(shí)，采用收發(fā)一體化和二維掃描測(cè)量設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固緊湊、測(cè)量調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)。
【專利說明】一種掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)量系統(tǒng)，具體涉及一種掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，屬于測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)，其主要存在如下問題:
[0003]1、測(cè)量距離短，多在30m以內(nèi)；
[0004]2、測(cè)量振動(dòng)頻率范圍較窄，多在百kHz以內(nèi)；
[0005]3、抗干擾能力弱，易受環(huán)境光影響；
[0006]4、測(cè)量精度低。
[0007]目前光學(xué)探測(cè)主要有直接探測(cè)和外差探測(cè)兩種方式，直接探測(cè)方式測(cè)量精度低、抗干擾能力差，外差探測(cè)方式測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)。但是現(xiàn)有外差測(cè)量系統(tǒng)往往針對(duì)目標(biāo)的一個(gè)區(qū)域或目標(biāo)的一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，不具備掃描功能，變更探測(cè)目標(biāo)或探測(cè)目標(biāo)區(qū)域時(shí)，調(diào)節(jié)十分困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、且方便變更探測(cè)目標(biāo)區(qū)域的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0010]—種掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，
[0011]包括:激光器、第一分光棱鏡、反射棱鏡、第一光闌、AO聲光調(diào)制器、第二光闌、第二分光棱鏡、二維掃描控制系統(tǒng)、合束鏡、第三光闌、檢偏器、光電探測(cè)器、中頻放大器和信號(hào)處理器；
[0012]前述激光器發(fā)射的激光束經(jīng)第一分光棱鏡分束，其中一路光束作為外差探測(cè)的本振光經(jīng)反射棱鏡反射到合束鏡進(jìn)行合束；
[0013]另一路光束依次經(jīng)過第一光闌、AO聲光調(diào)制器、第二光闌和第二分光棱鏡到達(dá)二維掃描控制系統(tǒng)，二維掃描控制系統(tǒng)控制光束在二維上的掃描移動(dòng)，光束到達(dá)目標(biāo)后，散射光束依次經(jīng)過二維掃描控制系統(tǒng)、第二分光棱鏡到達(dá)合束鏡與本振光合束；
[0014]激光合束后，依次經(jīng)過第三光闌、檢偏器、光電探測(cè)器和中頻放大器，最后由信號(hào)處理器對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行處理。
[0015]前述的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，前述激光器發(fā)射的激光的波長(zhǎng)為532nm。
[0016]前述的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，前述激光線寬為1MHz，振動(dòng)頻率范圍為 0Hz-5MHz。
[0017]本發(fā)明的有益之處在于:采取外差式激光干涉測(cè)量的原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的振動(dòng)、速度和位移等特征進(jìn)行非接觸式測(cè)量，具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；在外差探測(cè)時(shí)，采用收發(fā)一體化和二維掃描測(cè)量設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固緊湊、變更探測(cè)目標(biāo)區(qū)域方便等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的組成原理示意圖；
[0019]圖2是測(cè)量第一目標(biāo)所得的振動(dòng)頻譜圖；
[0020]圖3是測(cè)量第二目標(biāo)所得的振動(dòng)頻譜圖；
[0021]圖4是測(cè)量第三目標(biāo)所得的振動(dòng)頻譜圖；
[0022]圖5是測(cè)量第四目標(biāo)所得的振動(dòng)頻譜圖。
[0023]圖中附圖標(biāo)記的含義:1_激光器，2-第一分光棱鏡,3-反射棱鏡,4-第一光闌，5-AO聲光調(diào)制器,6-第二光闌,7-第二分光棱鏡,8- 二維掃描控制系統(tǒng),9-目標(biāo),10-合束鏡，11-第三光闌，12-檢偏器,13-光電探測(cè)器,14-中頻放大器,15-信號(hào)處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0025]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)包括:激光器1、第一分光棱鏡2、反射棱鏡3、第一光闌4、A0聲光調(diào)制器5、第二光闌6、第二分光棱鏡7、二維掃描控制系統(tǒng)8、合束鏡10、第三光闌11、檢偏器12、光電探測(cè)器13、中頻放大器14和信號(hào)處理器15，激光束在系統(tǒng)中先分成兩束、再合束，具體如下:
[0026]激光器I發(fā)射激光束，該激光束經(jīng)第一分光棱鏡2分束，其中一路光束作為外差探測(cè)的本振光經(jīng)反射棱鏡3反射到合束鏡10進(jìn)行合束；
[0027]另一路光束依次經(jīng)過第一光闌4、AO聲光調(diào)制器5、第二光闌6和第二分光棱鏡7到達(dá)二維掃描控制系統(tǒng)8，二維掃描控制系統(tǒng)8控制光束在二維上的掃描移動(dòng)，光束到達(dá)目標(biāo)9后，產(chǎn)生散射光束，該散射光束依次經(jīng)過二維掃描控制系統(tǒng)8、第二分光棱鏡7到達(dá)合束鏡10與本振光合束；
[0028]激光合束后，依次經(jīng)過第三光闌11、檢偏器12，然后經(jīng)過光電探測(cè)器13，光電探測(cè)器13將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后該電信號(hào)通過中頻放大器14，中頻放大器14對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大，最后由信號(hào)處理器15對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)時(shí)域、頻域的分析。
[0029]本發(fā)明使用532nm激光，即激光器I發(fā)射的激光的波長(zhǎng)為532nm，激光線寬為IMHz，振動(dòng)頻率范圍為0Hz-5MHz，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)0.15m-70m范圍內(nèi)的目標(biāo)振動(dòng)特性的精準(zhǔn)測(cè)量。
[0030]圖2至圖5為測(cè)量不同的目標(biāo)(測(cè)量距離均為55m)所得的振動(dòng)頻譜圖?？梢?，本發(fā)明的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)具有較高的信噪比和測(cè)量精度。
[0031]綜上所述，本發(fā)明的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)采取外差式激光干涉測(cè)量的原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的振動(dòng)、速度和位移等特征進(jìn)行非接觸式測(cè)量，因此具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0032]另外，在外差探測(cè)時(shí)，由于采用了收發(fā)一體化和二維掃描測(cè)量設(shè)計(jì)，所以本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)堅(jiān)固緊湊、變更探測(cè)目標(biāo)區(qū)域方便等特點(diǎn)。[0033]需要說明的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于， 包括:激光器(1)、第一分光棱鏡(2)、反射棱鏡(3)、第一光闌(4)、AO聲光調(diào)制器(5)、第二光闌(6)、第二分光棱鏡(7)、二維掃描控制系統(tǒng)(8)、合束鏡(10)、第三光闌(11)、檢偏器(12)、光電探測(cè)器(13)、中頻放大器(14)和信號(hào)處理器(15)； 所述激光器(1)發(fā)射的激光束經(jīng)第一分光棱鏡(2)分束，其中一路光束作為外差探測(cè)的本振光經(jīng)反射棱鏡(3)反射到合束鏡(10)進(jìn)行合束； 另一路光束依次經(jīng)過第一光闌(4)、AO聲光調(diào)制器(5)、第二光闌(6)和第二分光棱鏡(7)到達(dá)二維掃描控制系統(tǒng)(8)，二維掃描控制系統(tǒng)(8)控制光束在二維上的掃描移動(dòng)，光束到達(dá)目標(biāo)(9)后，散射光束依次經(jīng)過二維掃描控制系統(tǒng)(8)、第二分光棱鏡(7)到達(dá)合束鏡(10)與本振光合束； 激光合束后，依次經(jīng)過第三光闌(11)、檢偏器(12)、光電探測(cè)器(13)和中頻放大器(14)，最后由信號(hào)處理器(15)對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器(I)發(fā)射的激光的波長(zhǎng)為532nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描激光振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光線寬為1MHz，振動(dòng)頻率范圍為0Hz-5MHz。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK103900681SQ201410140732
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】曹長(zhǎng)慶, 曾曉東, 劉虎, 馮喆珺, 劉天航, 高新華, 曹星江, 黨文佳 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)