CN106443698A - 一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置，旨在实现干涉条纹相对于镜头位置可调的装置，提高激光测速仪的准确性而且方便于安装。该装置具有壳体，激光发生器，光线控制系统，透镜，光电探测处理系统组成。激光发生器通过激光发生器支架固定在壳体中心线上，光线控制系统将激光发生器发射的激光分束且通过调节反光镜角度来实现两光束交点的位置，光电探测器是接受来自两束光交点形成的条纹光斑照射移动物体反射的激光强弱变化，再通过示波器来实现计算处理得到物体的位移速度。本发明双光束干涉交点位置的调节装置易于实现，简单易行，有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及到激光双光束干涉，具体涉及到一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置。
背景技术
Yeh等人于1964年证实了可利用激光多普勒频移技术来确定流体速度,从此多普勒技术取得了快速的发展,被广泛用于流体和气体领域。目前,激光多普勒频移技术做为一种测量流体或固体速度的新技术,以其独特的优势,被广泛地应用到流体力学、空气动力学、燃烧学、生物学、航空、航天、机械,和医学以及工业生产等领域的速度测量及其他有关测量。
固体激光测速仪主要来测固体移动速度的，国内目前没有成品投入市场，因此国内工厂不得不高价从国外进口。
在激光精确测速过程中，激光干涉条纹是一个很重要的影响因素，一个单一的干涉条纹体积是两支同样颜色的光束在焦点上相交所构成.在干涉条纹体积内，两束光光线形成明亮相间的相干条纹.当粒子通过条纹时，从条纹反射的光线产生了一组被称之为多普勒波群的正弦信号.从每个条纹图案拾取的散射光的频率通过与粒子速度分量之间的关系计算出即时速度。当物体反射的干涉条纹面积过小时，或有一些外界杂光进入光电探测体内时，光电探测器不能准确的将有用激光干涉条纹的亮度转换成电流或电压。而且在安装固体激光测速仪时，由于外在条件所限制，无法准确让干涉条纹面积尽量达到最大，这就需要一个装置来调节干涉条纹的位置。
激光干涉条纹的产生条件之一是两束光程差必须小于波列长度，一旦等于或大于，两激光相交处无法产生干涉条纹，那么激光测速仪无法测到速度。也不能过于接近波列长度，那样衬比度过于小，影响激光测速仪测速的准确性。光程差为零时，干涉条纹为最佳。
激光是高斯光束，所以激光并不是平面波，即其在束腰位置上波面是平面，离开束腰位置波面就不再是平面而变成了曲面，所以要求激光束相交点比瑞利范围小的多(即束腰附近可看成平面波)，那么我们就认为相交光斑的条纹间距是直线，否则条纹间距不均匀，从而造成多普勒频率的误差，所以限制激光测速仪与测量物体之间的距离尽量小于一米。
发明内容
本发明的目的是针对现有固体激光测速仪不能改变干涉条纹位置的缺陷，提供干涉条纹位置可调的装置，提高激光测速仪的准确性且方便安装。
为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：
一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置，包括：壳体，激光发生器，光线控制系统，透镜，光电探测处理系统组成；所为的壳体由外壳、激光发生器支架、前盖组成，外壳是圆形的，在测速前要把壳体固定在中心线垂直于物体表面处，而且一般不超过一米。壳体的前盖通过螺纹与壳体相连接来固定玻璃透镜，激光发生器支架的作用是固定激光发射器于壳体中心的，使激光路径与壳体中心线相重合，以便于在固定壳体时找到垂直于测速物体表面的位置。
所谓的光线控制系统是由分束棱镜和三片反光镜组成，分束棱镜就是将激光发生器射出的激光分成两束相互垂直的激光，且它是透射和反射比为50/50的中性分束棱镜，这样产生的干涉条纹效果为最佳，它由柱棒固定在壳体中心线上。反光镜的作用是反射激光束，它也由柱棒来固定在壳体中心线上，柱棒下端有挡块，它的作用是防止镜片下滑。两反光镜由两齿轮连接，作用是可同时同角度反向转动反光镜。通过调节反射镜的角度来改变激光的光路路线，进而来调节两激光光线相交产生的干涉条纹体位置，使干涉条纹的位置一直在壳体的中心线上，这样可以减少激光测速仪的计算量和所需测量的物理量，而激光束与壳体的中心线之间的夹角则由反光镜转动的角度直接读出来。中间一片反光镜是固定反光镜，不可调节，但其与壳体的中心线成45度角，且与分束棱镜之间的距离仅为几毫米，这样两光的光程差几乎为零，不会因为光程差的问题影响到激光干涉条纹的质量。
所谓光电探测处理系统是由光电探测器、示波器组成，且光电探测器由柱棒固定在壳体中心线上。当物体经过激光干涉条纹体时，反射的干涉条纹光强透过透镜直接垂直照射到光电探测器上，光电探测器再把光强的变化转变于电信号，且探测器只探测干涉条纹为最佳，这就要求形成的干涉条纹在运动物体表面面积最大。示波器用于处理光电探测器送来的电信号，使之转变为速度显示出来。
采用本发明的有益效果是：调节两反光镜的角度来控制干涉条纹在壳体中心线上的位置，使它在所测固体表面尽量呈现出最大面积，这样有利于探测器所探测的光强全为有用光强，从而提高激光测速仪的准确性，而且还方便安装固定固体激光测速仪。安装好固体激光测速仪，然后去调节反光镜得角度就可以调节好干涉条纹最佳位置，而以前的激光测速仪在知道焦距的情况下而来安装，由于轧钢等需要测速的地方有时不方便安装，或有某些物体阻挡，安装不精确，从而带来误差。固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置易于实现，简单易行，有很好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是上下两反光镜的局部主视图；
图3是上下两反光镜的仰视图；
图4是固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置的示波器示意图；
图中1-壳体、2-激光发生器支架、3-激光发生器、4-反光镜一、5-反光镜二、6-光电探测器、7-透镜、8-测速固体、A-两束激光相交后端点、B-两束激光相交前端点、9-壳体前盖、10-反光镜三、11-分束棱镜、12-反光镜齿轮支柱、13-反光镜三的齿轮、14-角度盘、15-反光镜调节把手、16-反光镜一的齿轮、17-角度指针、18-示波器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
参考图1，图2，图3，图4，所述的激光发生器3用激光发生器支架2固定在壳体1的中心线上，以便于发射的激光光线与壳体1中心线重合，激光发生器3外界与电源相接，以提供电能。
所谓的光线控制系统是从激光发生器3射出的激光通过分束棱镜11分成相互垂直的两条激光线，一条与原方向相同，经过反光镜5垂直于壳体中心线反射到反光镜10上。而另一条激光经过反光镜4射出，反光镜4与齿轮16通过反光镜齿轮支柱12固定在壳体上，是可以旋转的。反光镜10与齿轮13通过反光镜齿轮支柱12固定在壳体上，也是可以旋转的。齿轮16与齿轮13是无间隙啮合，通过反光镜调节把手15来旋转控制，所转过得角度由角度指针17与角度盘14相结合直接可以读出，人工输入后续处理系统程序中，而且由于反光镜4和反光镜10的转动角度相同，所以产生的交点近似看为在壳体的中心线上。这样通过调节反光镜调节把手15来控制两束光线相交产生的条纹模型在中心线上的位置，相交的前端点为A点，后端点为B点，所测物体表面在A、B中心上时所呈现的条纹光斑最大。
所谓的透镜7就是玻璃镜片，透镜7的作用是防止外界杂质进入到壳体内，以免影响系统测速的准确性。
所谓光电探测处理系统是由光电探测器6、示波器18组成，光电探测器6与示波器18由电线直接相连，它所探测到的信号直接输入到示波器18中去，经示波器18处理后直接读出动态速度。
Claims (3)
1.一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置,其特征是：主要由壳体，激光发生器，光线控制系统，透镜，光电探测处理系统组成；在所述激光发生器由壳体通过激光发生器支架固定在外壳中心线上，所述光线控制系统通过壳体固定在激光发生器与透镜之间，所述透镜通过壳体的前盖固定在壳体前端，所述光电探测系统通过壳体固定在外壳的中心线上。
2.根据权利要求1所述的一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置，其特征是：所述壳体由外壳、激光发生器支架、角度盘、前盖组成，所述激光发生器支架的中心轴线与外壳的中心轴线对中安装，所述激光发生器支架的中心轴线与激光发生器中心轴线重合，所述角度盘直接固定在外壳上，所述前盖通过螺纹与外壳连接。
3.根据权利要求1所述的一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置，其特征是：所述光线控制系统是由分束棱镜和三片反光镜组成，所述分束棱镜由小圆柱固定在激光发生器前端。所述反光镜二由小圆柱固定在分束棱镜原光束方向出射口，与中心线成45度夹角。所述反光镜一和反光镜三下连接齿轮，且由小圆柱固定串联起来。两反光镜由两齿轮相互无间隙连接转动，反光镜一下连反光镜调节把手，且反光镜调节把手上固定角度指针。
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