本發(fā)明涉及光學(xué)干涉振動(dòng)檢測(cè)，具體為一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

1、在微小振動(dòng)信號(hào)的探測(cè)中，零差、外差干涉及法布里-珀羅干涉儀被廣泛應(yīng)用，但零差干涉儀受外部噪聲(如半導(dǎo)體器件的1/f噪聲、激光器光強(qiáng)噪聲)的影響較大，難以應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中，法布里-珀羅干涉儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)節(jié)困難，且造價(jià)成本高昂。

2、外差干涉儀利用多普勒頻移將被測(cè)物體的位移變化調(diào)制在差頻信號(hào)上，故其抗干擾性強(qiáng),且外差干涉可以直接從輸出頻率相對(duì)于差頻的增減判別運(yùn)動(dòng)的方向，因此可以測(cè)量物體的連續(xù)變化過(guò)程如隨機(jī)振動(dòng)波形，氣流擾動(dòng)隨時(shí)間變化過(guò)程，而零差干涉儀較難實(shí)現(xiàn)。

3、對(duì)于整個(gè)二維平面振動(dòng)信號(hào)的高分辨率、高抗干擾的掃描檢測(cè)，一般可利用移動(dòng)被測(cè)試件或干涉儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，如專利：基于4f系統(tǒng)的掃描干涉光刻系統(tǒng)cn112099121，但這種方法對(duì)位移臺(tái)的負(fù)載要求較高，并且難以在狹小空間內(nèi)使用，受限于位移臺(tái)負(fù)載能力及場(chǎng)鏡的掃描范圍，難以實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量被測(cè)試件的大范圍掃描檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供現(xiàn)有的一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)受限于位移臺(tái)負(fù)載能力及場(chǎng)鏡的掃描范圍，難以實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量被測(cè)試件的大范圍掃描檢測(cè)的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，包括激光器、定位小孔、非偏振分光棱鏡、二分之一波片、正偏振分光棱鏡、第一信號(hào)采集系統(tǒng)、第二信號(hào)采集系統(tǒng)、第一光路反射系統(tǒng)以及第二光路反射系統(tǒng)。

3、所述定位小孔位于激光器的輸出端，所述激光器射出的激光穿過(guò)所述定位小孔并被所述非偏振分光棱鏡分為檢測(cè)信號(hào)路與參考信號(hào)路，參考信號(hào)路通過(guò)所述第一信號(hào)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后被所述數(shù)據(jù)采集卡采集。

4、透射所述非偏振分光棱鏡的信號(hào)光路由所述二分之一波片對(duì)準(zhǔn)所述正偏振分光棱鏡的偏振軸后射入，信號(hào)光路被正偏振分光棱鏡分為光路一和光路二，光路一通過(guò)第一光路反射系統(tǒng)反射至第二信號(hào)采集系統(tǒng)，光路二通過(guò)第二光路反射系統(tǒng)反射至第二信號(hào)采集系統(tǒng)。

5、所述第二信號(hào)采集系統(tǒng)通過(guò)將光路一與光路二轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后被所述數(shù)據(jù)采集卡采集。

6、優(yōu)選的，所述第一信號(hào)采集系統(tǒng)包括第一偏振片、第一透鏡以及第一雪崩光電探測(cè)器。

7、被所述非偏振分光棱鏡反射的參考信號(hào)路經(jīng)過(guò)所述第一偏振片后被所述第一透鏡聚焦在所述第一雪崩光電探測(cè)器上的光敏面上，第一偏振片的偏振方向?yàn)?5°，所述第一雪崩光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后被所述數(shù)據(jù)采集卡采集。

8、優(yōu)選的，所述第一光路反射系統(tǒng)包括第一四分之一波片、第一反射鏡以及直角反射棱鏡，其中被所述正偏振分光棱鏡反射的光路一s偏振光進(jìn)入所述第一四分之一波片，被所述第一四分之一波片轉(zhuǎn)換為圓偏振光后入射至所述第一反射鏡并被轉(zhuǎn)換為旋向相反的圓偏振光，再次經(jīng)過(guò)第一四分之一波片后被轉(zhuǎn)換為p偏振光，于是透射所述正偏振分光棱鏡后被直角反射棱鏡反射回正偏振分光棱鏡，于是再次經(jīng)過(guò)第一四分之一波片與第一反射鏡，接著被第一反射鏡反射的圓偏振態(tài)光路一被第一四分之一波片轉(zhuǎn)換為s偏振光后被正偏振分光棱鏡反射至第二信號(hào)采集系統(tǒng)。

9、優(yōu)選的，所述第二光路反射系統(tǒng)包括第二四分之一波片、第一接口耦合器、第二接口耦合器、第一接口準(zhǔn)直器、第二接口準(zhǔn)直器、第一單模保偏光纖、第二單模保偏光纖、第二反射鏡以及第二反射鏡上設(shè)置的被測(cè)試件。

10、透射所述正偏振分光棱鏡的光路二經(jīng)過(guò)所述第二四分之一波片被轉(zhuǎn)換為圓偏振光并被所述第一耦合器耦合至所述第一單模保偏光纖，出射所述第一單模保偏光纖后被所述第一接口準(zhǔn)直器準(zhǔn)直為空間光后入射至所述被測(cè)試件上的所述第二反射鏡上，所述第二反射鏡的反射光由所述第一接口準(zhǔn)直器耦合進(jìn)所述第一單模保偏光纖，被所述第一接口耦合器準(zhǔn)直后由所述第二四分之一波片準(zhǔn)直為s偏振光后再次入射所述正偏振分光棱鏡，接著光路二被所述正偏振分光棱鏡反射進(jìn)入所述直角反射棱鏡并再次被直角反射棱鏡反射進(jìn)入正偏振分光棱鏡，之后光路二被所述正偏振分光棱鏡反射進(jìn)入所述第二四分之一波片同時(shí)被轉(zhuǎn)換為圓偏振光，接著光路二被所述第二接口耦合器耦合進(jìn)第二單模保偏光纖后被所述第二接口準(zhǔn)直器準(zhǔn)直為空間光并照射在所述被測(cè)試件上，并由所述二維位移臺(tái)驅(qū)動(dòng)完成對(duì)被測(cè)試件的掃描檢測(cè)，被所述被測(cè)試件反射的光回射所述第二接口準(zhǔn)直器、所述第二單模保偏光纖、所述第二接口耦合器以及所述第二四分之一波片，并被轉(zhuǎn)換為p偏振光，之后透射所述正偏振分光棱鏡照射到所述第二信號(hào)采集系統(tǒng)。

11、優(yōu)選的，所述第二信號(hào)采集系統(tǒng)包括第三反射鏡、第二偏振片、第二透鏡和第二雪崩光電探測(cè)器。

12、所述第三反射鏡接收第一光路反射系統(tǒng)和第二光路反射系統(tǒng)照射的光路一和光路二，所述第三反射鏡將光路一與光路二反射至所述第二偏振片，第一偏振片的偏振方向?yàn)?5°，經(jīng)過(guò)所述第二偏振片的光由第二透鏡會(huì)聚至第二雪崩光電探測(cè)器的光敏面上，所述第二雪崩光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后被數(shù)據(jù)采集卡采集；利用labview編寫的上位機(jī)可將振動(dòng)信號(hào)從拍頻信號(hào)中解調(diào)出來(lái)。

13、優(yōu)選的，所述激光器采用頻差為20mhz的雙頻激光器。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

15、本發(fā)明利用外差干涉的原理提高系統(tǒng)的信噪比；利用直角反射棱鏡與偏振分光棱鏡將光路進(jìn)行細(xì)分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高分辨率檢測(cè)；將檢測(cè)光路耦合進(jìn)入光纖，進(jìn)而利用二維位移臺(tái)驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器進(jìn)行掃描檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)大動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于：包括激光器(1)、定位小孔(2)、非偏振分光棱鏡(3)、二分之一波片(4)、正偏振分光棱鏡(5)、第一信號(hào)采集系統(tǒng)、第二信號(hào)采集系統(tǒng)、第一光路反射系統(tǒng)以及第二光路反射系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于：所述第一信號(hào)采集系統(tǒng)包括第一偏振片(23)、第一透鏡(18)以及第一雪崩光電探測(cè)器(20)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于：所述第一光路反射系統(tǒng)包括第一四分之一波片(7)、第一反射鏡(15)以及直角反射棱鏡(6)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于：所述第二光路反射系統(tǒng)包括第二四分之一波片(8)、第一接口耦合器(9)、第二接口耦合器(10)、第一接口準(zhǔn)直器(11)、第二接口準(zhǔn)直器(12)、第一單模保偏光纖(13)、第二單模保偏光纖(14)、第二反射鏡(16)以及第二反射鏡(16)上設(shè)置的被測(cè)試件(25)；

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于：所述第二信號(hào)采集系統(tǒng)包括第三反射鏡(17)、第二偏振片(24)、第二透鏡(19)和第二雪崩光電探測(cè)器(21)；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，其特征在于：所述激光器(1)采用頻差為20mhz的雙頻激光器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光學(xué)干涉振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種光學(xué)四細(xì)分的掃描式外差干涉振動(dòng)檢測(cè)裝置，包括激光器、定位小孔、非偏振分光棱鏡、二分之一波片、正偏振分光棱鏡、第一信號(hào)采集系統(tǒng)、第二信號(hào)采集系統(tǒng)、第一光路反射系統(tǒng)以及第二光路反射系統(tǒng)；所述激光器射出的激光穿過(guò)定位小孔并被非偏振分光棱鏡分為檢測(cè)信號(hào)路與參考信號(hào)路，參考信號(hào)路通過(guò)第一信號(hào)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后被數(shù)據(jù)采集卡采集；信號(hào)光路被正偏振分光棱鏡分為光路一和光路二，光路一通過(guò)第一光路反射系統(tǒng)反射至第二信號(hào)采集系統(tǒng)，光路二通過(guò)第二光路反射系統(tǒng)反射至第二信號(hào)采集系統(tǒng)；第二信號(hào)采集系統(tǒng)通過(guò)將光路一與光路二轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后被所述數(shù)據(jù)采集卡采集。

技術(shù)研發(fā)人員：劉文洋,朱東旭,余濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大塵微影半導(dǎo)體科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11