CN103292891B - 光纤式同步可调谐面振动测量系统 - Google Patents
光纤式同步可调谐面振动测量系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103292891B CN103292891B CN201310257681.5A CN201310257681A CN103292891B CN 103292891 B CN103292891 B CN 103292891B CN 201310257681 A CN201310257681 A CN 201310257681A CN 103292891 B CN103292891 B CN 103292891B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- fiber type
- synchronous
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，属于面振动参数精密测量技术领域。系统由可控式光纤式激光源阵列及控制模块，光频调制单元，光学干涉单元，集束光同步调谐控制单元，干涉信号解调模块，控制及信息输出单元组成；测量系统采用集束光纤作为测量光源，利用外差干涉的原理，采用了集束光同步调谐控制单元，通过分束、集束实现面振动的同步可调谐测量。本发明采用了集束光纤、面振动分束测量结构，使测量系统紧凑方便，易于操作与控制，实现面振动的同步快速精准测量与评价，具有较好的应用推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及光纤式同步可调谐面振动测量系统，属于面振动参数同步精密测量技术领域。
背景技术
振动测量关注物体表面的运动状态，由于工程应用中的多数物体并非理想刚体，因此单点振动或几点振动本身无法完整表述其振动形态，提出了对物体表面的面振动参数同步测量的技术要求，以对有关的疲劳、寿命、损伤、故障诊断等提供了更加全面系统的信息条件。目前普遍使用扫描式振动测量方式，不同点之间振动的关联性以及相位信息无法反映出来，因此，发展同步面振动测量技术对于解决工程中固体表面振动测量问题具有重要的意义和价值。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有扫描式振动测量方式，无法反映出不同点之间振动的关联性以及相位信息的问题，提出一种光纤式同步可调谐面振动测量系统。该系统能够实现具有较高适应性和同步面振动测量能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，由可控式光纤式激光源阵列及控制模块，光频调制模块，光学干涉模块，集束光同步调谐控制模块，干涉信号解调模块，控制及信息输出模块组成；
光纤式同步可调谐面振动测量系统定义测量光方向为Z轴方向，垂直于测量光方向的平面为X、Y轴平面，以此共同组成空间直角坐标系；光频调制模块采用声光调制技术，在干涉测量的参考光频率上叠加调制光频，主要用于干涉测振时的速度方向判别；可控式光纤式激光源阵列及控制模块作为测量系统的可选通光源，其组成为带耦合式准直输出的光纤阵列，其组成的光源阵列数量与测量系统设计有关。使用中光纤光源阵列点的选择由使用者通过其选通控制系统完成；集束光同步调谐控制单元用来选择测量光出射点阵，并具有光轴方向的机械调整功能可改变光电接收器的空间位置，实现面振动及可选择区域同步测量；
可控式光纤式激光源阵列及控制模块，由一组光纤激光器组成的光源阵列及光源选控电路组成，用于测量系统的测量光源，其光源阵列的输出是可以通过光源选控电路任意设置选择的。
光频调制模块，主要包括声光调制器，声光调制驱动电源及信号发生器三个部分组成，利用布拉格光栅衍射的原理实现参考光频率调制，主要用于振动测量中速度方向的判断。
光学干涉模块，主要包括反射镜、集束光调谐器、偏振分光棱镜、1/4波片、1/2波片、光电接收器等必要的光学元件，共同实现光学干涉。
集束光同步调谐控制模块，主要包括焦距调节驱动电路及数据处理电路，用于集束光测量区域控制及电气输出调节。
干涉信号解调模块，主要包括数据采集的AD变换电路及同步控制电路，用于干涉信号的同步获取。
控制及信息输出模块控制干涉信号解调模块实现同步采集工作，将测量面各点振动量关联耦合，获取面同步测量结果并输出。
光纤式同步可调谐面振动测量系统，可控式光纤式激光源，准直扩束器，第一偏振分光镜、声光调制器，第一反光镜、第二反光镜，1/2波片，第二偏振分光镜，1/4波片，第一集束光调谐器、测量对象，第二集束光调谐器，光电接收器，集束光同步调谐位移控制器；可控式光纤式激光源阵列及控制模块出射的测量光通过准直扩束器后形成集束光源，经偏振分光棱镜后形成测量与参考集束光；其中参考光通过声光调制器将参考光叠加调制光频，经第一反光镜、第二反光镜，后通过1/2波片通过第二偏振分光棱镜，到达第一集束光调谐器；测量光通过第二偏振分光棱镜，穿过1/4波片变圆偏振光，进入第一集束光调谐器，变成发散光入射被测对象，经反射原路返回经第一集束光调谐器及1/4波片转变为线偏振光，经第二偏振分光棱镜反射，最终与参考光汇聚在第二集束光调谐器，分束后通过集束光同步调谐位移控制器调整光电接收器位置对应接收，最后通过干涉信号解调系统获得测量结果。
有益效果
1、本发明的光纤式同步可调谐面振动测量系统，采用光纤式同步可调谐面振动测量原理可方便面振动的同步测量，解决了面振动扫描测量时的相位延迟的问题，提高了当前的面振动测量结果的准确度。
2、本发明光纤式同步可调谐面振动测量系统，采用的结构简单，易于操作实现测量功能，有较好的环境适应性及测量精度。
3、本发明光纤式同步可调谐面振动测量系统，采用了可控式光纤式激光源阵列，能够根据被测面形貌任意设置区域并同步测量，满足了复杂形貌的同步测量需求，能够很好地解决振动面复杂形貌同步测量问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中光纤式同步可调谐面振动测量系统的工作原理图；
其中，1为可控式光纤式激光源阵列及控制模块，2为光频调制模块，3为光学干涉模块，4为集束光同步调谐控制模块，5为干涉信号解调模块，6为控制及信息输出模块，7为被测对象，8为测量装置；9为可控式光纤式激光源，10为准直扩束器，11为第一偏振分光镜、12为声光调制器，13为第一反光镜、14为第二反光镜，15为1/2波片，16为第二偏振分光镜，17为1/4波片，18为第一集束光调谐器、19为测量对象，20为第二集束光调谐器，21为光电接收器，22为集束光同步调谐位移控制器；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明的光纤式同步可调谐面振动测量系统，如图1所示，测量对象为面振动参数，系统由可控式光纤式激光源阵列及控制模块1，光频调制模块2，光学干涉模块3，集束光同步调谐控制模块4，干涉信号解调模块5，控制及信息输出模块6组成；
光纤式同步可调谐面振动测量系统定义测量光方向为Z轴方向，垂直于测量光方向的平面为X、Y轴平面，以此共同组成空间直角坐标系；
光频调制单元采用声光调制技术，在干涉测量的参考光频率上叠加调制光频，主要用于干涉测振时的速度方向判别。
可控式光纤式激光源阵列及控制模块作为测量系统的可选通光源，其组成为带耦合式准直输出的光纤阵列，其组成的光源阵列数量与测量系统设计有关。使用中光纤光源阵列点的选择由使用者通过其选通控制系统完成；
集束光同步调谐控制单元用来选择测量光出射点阵，并具有光轴方向的机械调整功能可改变光电接收器的空间位置，实现面振动及可选择区域同步测量；
控制及信息输出单元控制干涉信号解调模块实现同步采集工作，将测量面各点振动量关联耦合，获取面同步测量结果并输出。
光纤式同步可调谐面振动测量系统测量时如图2所示，光纤式同步可调谐面振动测量系统，可控式光纤式激光源9，准直扩束器10，第一偏振分光镜11、声光调制器12，第一反光镜13、第二反光镜14，1/2波片15，第二偏振分光镜16，1/4波片17，第一集束光调谐器18、测量对象19，第二集束光调谐器20，光电接收器21，集束光同步调谐位移控制器22；可控式光纤式激光源阵列及控制模块9出射的测量光通过准直扩束器10后形成集束光源，经偏振分光棱镜11后形成测量与参考集束光；其中参考光通过声光调制器12将参考光叠加调制光频，经第一反光镜13、第二反光镜14，后通过1/2波片15通过第二偏振分光棱镜16，到达第一集束光调谐器20；测量光通过第二偏振分光棱镜16，穿过1/4波片17变圆偏振光，进入第一集束光调谐器18，变成发散光入射被测对象19，经反射原路返回经第一集束光调谐器18及1/4波片17转变为线偏振光，经第二偏振分光棱镜16反射，最终与参考光汇聚在第二集束光调谐器20，分束后通过集束光同步调谐位移控制器22调整光电接收器21位置对应接收，最后通过干涉信号解调系统获得测量结果。
上述光频调制单元采用声光调制技术，选用的调制频率为20MHz。
上述可控式光纤式激光源阵列光源为波长650nm的激光二极管，设计了4个激光光源阵列，出射光为带准直的4束平行光；
上述可控式光纤式激光源阵列光波波面尺寸为2mm，用于面积为0.04m2的平面测量；
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：由可控式光纤式激光源阵列及控制模块(1)，光频调制模块(2)，光学干涉模块(3)，集束光同步调谐控制模块(4)，干涉信号解调模块(5)，控制及信息输出模块(6)组成；光纤式同步可调谐面振动测量系统定义测量光方向为Z轴方向，垂直于测量光方向的平面为X、Y轴平面，以此共同组成空间直角坐标系；光频调制模块采用声光调制技术，在干涉测量的参考光频率上叠加调制光频，主要用于干涉测振时的速度方向判别；可控式光纤式激光源阵列及控制模块作为测量系统的可选通光源，其组成为带耦合式准直输出的光纤阵列，其组成的光源阵列数量与测量系统设计有关；使用中光纤光源阵列点的选择由使用者通过其选通控制系统完成；集束光同步调谐控制单元用来选择测量光出射点阵，并具有光轴方向的机械调整功能可改变光电接收器的空间位置，实现面振动及可选择区域同步测量。
2.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：可控式光纤式激光源阵列及控制模块(1)，由一组光纤激光器组成的光源阵列及光源选控电路组成，用于测量系统的测量光源，其光源阵列的输出是可以通过光源选控电路任意设置选择的。
3.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：光频调制模块(2)，主要包括声光调制器，声光调制驱动电源及信号发生器三个部分组成，利用布拉格光栅衍射的原理实现参考光频率调制，主要用于振动测量中速度方向的判断。
4.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：光学干涉模块(3)，主要包括反射镜、集束光调谐器、偏振分光棱镜、1/4波片、1/2波片、光电接收器，共同实现光学干涉。
5.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：集束光同步调谐控制模块(4)，主要包括焦距调节驱动电路及数据处理电路，用于集束光测量区域控制及电气输出调节。
6.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：干涉信号解调模块(5)，主要包括数据采集的AD变换电路及同步控制电路，用于干涉信号的同步获取。
7.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：控制及信息输出模块(6)控制干涉信号解调模块实现同步采集工作，将测量面各点振动量关联耦合，获取面同步测量结果并输出。
8.如权利要求1所述的一种光纤式同步可调谐面振动测量系统，其特征在于：可控式光纤式激光源(9)，准直扩束器(10)，第一偏振分光镜(11)、声光调制器(12)，第一反光镜(13)、第二反光镜(14)，1/2波片(15)，第二偏振分光镜(16)，1/4波片(17)，第一集束光调谐器(18)、测量对象(19)，第二集束光调谐器(20)，光电接收器(21)，集束光同步调谐位移控制器(22)；可控式光纤式激光源阵列及控制模块(1)出射的测量光通过准直扩束器(10)后形成集束光源，经第一偏振分光镜(11)后形成测量与参考集束光；其中参考光通过声光调制器(12)将参考光叠加调制光频，经第一反光镜(13)、第二反光镜(14)，后通过1/2波片(15)通过第二偏振分光镜(16)，到达第二集束光调谐器(20)；测量光通过第二偏振分光镜(16)，穿过1/4波片(17)变圆偏振光，进入第一集束光调谐器(18)，变成发散光入射测量对象(19)，经反射原路返回经第一集束光调谐器(18)及1/4波片(17)转变为线偏振光，经第二偏振分光镜(16)反射，最终与参考光汇聚在第二集束光调谐器(20)，分束后通过集束光同步调谐位移控制器(22)调整光电接收器(21)位置对应接收，最后通过干涉信号解调系统获得测量结果。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310257681.5A CN103292891B (zh) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | 光纤式同步可调谐面振动测量系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310257681.5A CN103292891B (zh) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | 光纤式同步可调谐面振动测量系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103292891A CN103292891A (zh) | 2013-09-11 |
| CN103292891B true CN103292891B (zh) | 2014-11-05 |
Family
ID=49094140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310257681.5A Active CN103292891B (zh) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | 光纤式同步可调谐面振动测量系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103292891B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104677295B (zh) * | 2015-02-06 | 2017-10-17 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 激光干涉非线性误差自补偿方法及装置 |
| CN108225539B (zh) * | 2017-12-22 | 2020-07-17 | 宁波舜宇智能科技有限公司 | 一种激光振动测量系统 |
| CN109186821A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-11 | 孝感锐创机械科技有限公司 | 一种非接触式微振动及压力测量装置 |
| CN110530551B (zh) * | 2019-08-27 | 2021-07-23 | 西南交通大学 | 基于优化支持向量机的botda的温度提取方法 |
| CN114111909A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-01 | 上海大学 | 一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅温度、应力双参数一体式传感及解调系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5317389A (en) * | 1989-06-12 | 1994-05-31 | California Institute Of Technology | Method and apparatus for white-light dispersed-fringe interferometric measurement of corneal topography |
| US7259860B2 (en) * | 2004-09-22 | 2007-08-21 | Corning Incorporated | Optical feedback from mode-selective tuner |
| JP5448353B2 (ja) * | 2007-05-02 | 2014-03-19 | キヤノン株式会社 | 光干渉断層計を用いた画像形成方法、及び光干渉断層装置 |
| JP2010203860A (ja) * | 2009-03-02 | 2010-09-16 | Optical Comb Inc | 振動計測装置及び振動計測方法 |
| WO2011052248A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Olympus Corporation | Beam splitter apparatus, light source apparatus, and scanning observation apparatus |
-
2013
- 2013-06-26 CN CN201310257681.5A patent/CN103292891B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103292891A (zh) | 2013-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103292891B (zh) | 光纤式同步可调谐面振动测量系统 | |
| CN103308150B (zh) | 一种全场激光测振系统 | |
| CN101533096B (zh) | 基于偏振态调控与波长合成的双频激光测距方法与装置 | |
| CN101556386B (zh) | 一种液晶空间光调制器多参数的干涉式双成像测量装置 | |
| CN101446687B (zh) | 一种共线飞秒激光偏振泵浦探测系统 | |
| CA3046812A1 (en) | Estimation of spatial profile of environment | |
| CN103292687B (zh) | 激光回馈干涉仪 | |
| CN209055652U (zh) | 一种激光雷达扫描系统和激光雷达 | |
| CN102288113B (zh) | 光学位置测量设备 | |
| CN115540757A (zh) | 用于提高测量精度的测距系统 | |
| CN102183234A (zh) | 基于飞秒光频梳的频率扫描绝对距离测量方法及装置 | |
| CN211426796U (zh) | 一种离轴扫描距离测量系统 | |
| WO2022000925A1 (zh) | 一种结构光投影装置 | |
| CN110687542A (zh) | 一种离轴扫描距离测量系统及方法 | |
| US8441649B2 (en) | Multi-beam interferometer displacement measuring system utilized in a large measuring range | |
| CN105300274B (zh) | 一种便于调节分光比的外差干涉测量系统 | |
| US20240319619A1 (en) | Phase measurement device for laser interference photolithography system, and method for using same | |
| CN102410809B (zh) | 一种完全共路式微片激光器回馈干涉仪 | |
| CN109870754A (zh) | 一种二维平面全息光栅曝光装置 | |
| CN103234452B (zh) | 固体激光回馈干涉仪 | |
| JP5786270B2 (ja) | ２色干渉計測装置 | |
| GB993072A (en) | Improvements relating to measuring apparatus | |
| CN103151704B (zh) | 结合空间光调制器与声光调制器的Littman外腔激光器及其调谐方法 | |
| CN100489470C (zh) | 角振动激光干涉测量方法及装置 | |
| CN114777934B (zh) | 一种基于偏振光纤干涉仪的激光器波长实时监测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |