CN103913218A - 一种收发分离式激光振动测量系统 - Google Patents

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曹长庆
曾晓东
刘虎
来志
郑鹏
李哲
范照晋
李小珍
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Abstract

本发明公开了一种收发分离式激光振动测量系统，激光器发射的激光束经分光棱镜分束，其中一路经第一反射棱镜反射到合束镜；另一路经第一光阑、AO声光调制器、第二光阑和反射镜到达目标，目标散射激光经聚焦系统和第二反射棱镜后到达合束镜与本振光合束；激光合束后经第三光阑、检偏器、光电探测器和中频放大器，最后由信号处理器对差频信号进行处理。本发明的优点在于：采取外差式激光干涉测量的原理，实现了对目标的振动、速度和位移等特征进行非接触式测量，具有测量精度高、抗干扰能力强等优点；在外差探测时，采用收发光路分离式设计，使系统光路调节简单，使用更加方便灵活。

Description

一种收发分离式激光振动测量系统
技术领域
本发明涉及一种测量系统，具体涉及一种收发分离式激光振动测量系统，属于测量技术领域。
背景技术
现有的测量系统，其主要存在如下问题：
1、测量距离短，多在30m以内；
2、测量振动频率范围较窄，多在百kHz以内；
3、抗干扰能力弱，易受环境光影响；
4、测量精度低。
因此，现有的测量系统影响了其使用范围。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测量精度高、抗干扰能力强、且光路调节简单的收发分离式激光振动测量系统。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种收发分离式激光振动测量系统，其特征在于，
包括：激光器、分光棱镜、第一反射棱镜、第一光阑、AO声光调制器、第二光阑、反射镜、聚焦系统、第二反射棱镜、合束镜、第三光阑、检偏器、光电探测器、中频放大器和信号处理器，
激光器发射的激光束经分光棱镜分束，其中一路光束作为外差探测的本振光经第一反射棱镜反射到合束镜进行合束；
另一路光束依次经过第一光阑、AO声光调制器、第二光阑和反射镜到达目标，目标散射激光经聚焦系统聚焦和第二反射棱镜反射后到达合束镜与本振光合束；
激光合束后，依次经过第三光阑、检偏器、光电探测器和中频放大器，最后由信号处理器对差频信号进行处理。
前述的收发分离式激光振动测量系统，其特征在于，前述激光器发射的激光的波长为532nm。
前述的收发分离式激光振动测量系统，其特征在于，前述激光线宽为1MHz，振动频率范围为0Hz-5MHz。
本发明的有益之处在于：采取外差式激光干涉测量的原理，实现了对目标的振动、速度和位移等特征进行非接触式测量，具有测量精度高、抗干扰能力强等优点；在外差探测时，采用收发光路分离式设计，使系统光路调节简单，使用更加方便灵活。
附图说明
图1是本发明的收发分离式激光振动测量系统的组成结构示意图；
图2是测量第一目标所得的振动频谱图；
图3是测量第二目标所得的振动频谱图；
图4是测量第三目标所得的振动频谱图；
图5是测量第四目标所得的振动频谱图。
图中附图标记的含义：1-激光器，2-分光棱镜，3-第一反射棱镜4-第一光阑，5-AO声光调制器，6-第二光阑，7-反射镜，8-目标，9-聚焦系统，10-第二反射棱镜，11-合束镜，12-第三光阑，13-检偏器，14-光电探测器，15-中频放大器，16-信号处理器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参照图1，本发明的收发分离式激光振动测量系统包括：激光器1、分光棱镜2、第一反射棱镜3、第一光阑4、AO声光调制器5、第二光阑6、反射镜7、聚焦系统9、第二反射棱镜10、合束镜11、第三光阑12、检偏器13、光电探测器14、中频放大器15和信号处理器16，激光束在系统中先分成两束、再合束，具体如下：
激光器1发射激光束，该激光束经分光棱镜2分束，其中一路作为外差探测的本振光经第一反射棱镜3反射到合束镜11进行合束；
另一路光束依次经过第一光阑4、AO声光调制器5、第二光阑6和反射镜7到达目标8，光束到达目标8后产生散射激光，该散射激光经聚焦系统9聚焦和第二反射棱镜10反射后到达合束镜11与本振光合束；
激光合束后，依次经过第三光阑12和检偏器13，然后经过光电探测器14，光电探测器14将光信号转化为电信号，然后该电信号通过中频放大器15，中频放大器15对中频信号进行放大，最后由信号处理器16对差频信号进行处理，从而实现对信号时域、频域的分析。
本发明使用532nm激光，即激光器1发射的激光的波长为532nm，激光线宽为1MHz，振动频率范围为0Hz-5MHz，可以实现对0.15m-70m范围内的目标振动特性的精准测量。
图2至图5为测量不同的目标（测量距离均为55m）所得的振动频谱图。可见，本发明的收发分离式激光振动测量系统具有较高的信噪比和测量精度。
综上所述，本发明的收发分离式激光振动测量系统采取外差式激光干涉测量的原理，实现了对目标的振动、速度和位移等特征进行非接触式测量，具有测量精度高、抗干扰能力强等优点。
另外，在外差探测时，采用收发光路分离式设计，使系统光路调节简单，使用更加方便灵活。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种收发分离式激光振动测量系统，其特征在于，
包括：激光器（1）、分光棱镜（2）、第一反射棱镜（3）、第一光阑（4）、AO声光调制器（5）、第二光阑（6）、反射镜（7）、聚焦系统（9）、第二反射棱镜（10）、合束镜（11）、第三光阑（12）、检偏器（13）、光电探测器（14）、中频放大器（15）和信号处理器（16），
激光器（1）发射的激光束经分光棱镜（2）分束，其中一路光束作为外差探测的本振光经第一反射棱镜（3）反射到合束镜（11）进行合束；
另一路光束依次经过第一光阑（4）、AO声光调制器（5）、第二光阑（6）和反射镜（7）到达目标（8），目标（8）散射激光经聚焦系统（9）聚焦和第二反射棱镜（10）反射后到达合束镜（11）与本振光合束；
激光合束后，依次经过第三光阑（12）、检偏器（13）、光电探测器（14）和中频放大器（15），最后由信号处理器（16）对差频信号进行处理。
2.根据权利要求1所述的收发分离式激光振动测量系统，其特征在于，所述激光器（1）发射的激光的波长为532nm。
3.根据权利要求2所述的收发分离式激光振动测量系统，其特征在于，所述激光线宽为1MHz，振动频率范围为0Hz-5MHz。
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