CN110108349B - 一种激光测振仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光测振仪，其中：激光器发射的激光经过隔离器和第一耦合器后分成两束光，第一路光束经过两个声光移频器调制后进入第四耦合器，第二路光束经过第三耦合器后分成校正光束与信号光束；校正光束经过强度相位调制器后进入第二耦合器；信号光束通过光学收发系统照射到待测目标表面，并经环形器后进入第二耦合器；信号光束与校正光束在第二耦合器中进行混合，混合后的光束进入第四耦合器中与参考光干涉后进入平衡探测系统；再通过解调算法获得待测目标的多普勒振动情况，最终得到待测目标的振动信息。上述测振仪可以实现对发射系统杂散光的消除，从而提高系统的探测能力和精度。

Description

一种激光测振仪

技术领域

本发明涉及测振设备技术领域，尤其涉及一种激光测振仪。

背景技术

在日常生活中，我们可以通过物体振动特性的测量和分析来了解机械或者机构的工作状态或者动特性，例如固有频率、阻尼等，从而为工业生产和设计服务。近年来，测振技术的应用不再局限于动力学，还应用于声学，航天航空，质量检测，工业，制造业等。

现有技术中的测振技术是接触式测量，但测量精度不高，动态响应范围小，应用范畴窄，是简单的测量方式；另一种激光外差干涉技术因具有测量速度快、非接触、测量精度高等优点，广泛用于微弱振动信号的检测，该技术的基本测量原理是是相干探测，激光作为载波，探测信标物的微弱振动可以使照射到探测信标物上的激光产生多普勒频移，通过光学天线接收到回波信号，并与参考光进行外差干涉，信号被调制到外差干涉信号中，再经过光电平衡探测、数字解调从而实现振动信息获取。在外差探测方式时，必须要有固定的中频载波，通常用声光移频器根据施加的驱动信号频率将激光频率上移或下移相应的频率，进而在后期的光学相干检测中获得固定的中频载波信号。但该方案实施过程中，发射光路中的收发镜头、环形器等器件会引入大量的杂散光，而引入的杂散光会影响系统的干涉光强度，从而影响系统的探测精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光测振仪，该测振仪可以实现对发射系统杂散光的消除，提高系统探测能力和精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种激光测振仪，所述激光测振仪包括激光器、隔离器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、声光移频器、强度相位调制器、环形器、光学收发系统、平衡探测系统和处理终端，其中：

所述激光器发射的激光经过所述隔离器和第一耦合器后分成两束光，第一路光束经过两个声光移频器调制后进入所述第四耦合器，第二路光束经过第三耦合器后分成校正光束与信号光束，其中：

所述校正光束经过所述强度相位调制器后进入所述第二耦合器；

所述信号光束通过所述光学收发系统照射到待测目标表面，待测目标散射回波后再次经过所述光学收发系统，并经所述环形器后进入所述第二耦合器；

携带有待测目标振动信息的信号光束与经所述强度相位调制器调整后的校正光束在所述第二耦合器中进行混合，混合后的光束进入所述第四耦合器中与作为参考光的第一路光束干涉后进入所述平衡探测系统；

其中，利用所述强度相位调制器调整所述校正光束的振幅和相位，以消除系统杂散光的影响，实现信号光束和参考光的理想干涉；

所述平衡探测系统将探测结果传送到处理终端，所述处理终端通过解调算法获得待测目标的多普勒振动情况，最终得到待测目标的振动信息。

所述强度相位调制器由电光晶体构成。

所述强度相位调制器由可调衰减片与可调延时片构成。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述测振仪可以实现对发射系统杂散光的消除，提高系统的探测能力和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的激光测振仪的整体结构示意图；

图2为本发明实施例所提供激光测振仪的另一结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例所述装置针对干涉光路中杂散光的影响，在外差干涉光路中增加一束校正光，通过改变其强度和相位，实现对发射系统杂散光的消除，从而提高干涉效率，增强系统探测性能。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的激光测振仪的整体结构示意图，所述激光测振仪包括激光器、隔离器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、声光移频器、强度相位调制器、环形器、光学收发系统、平衡探测系统和处理终端，其中各部分的连接及工作关系具体为：

所述激光器发射的激光经过所述隔离器和第一耦合器1后分成两束光，第一路光束经过两个声光移频器调制后进入所述第四耦合器4，第二路光束经过第三耦合器3后分成校正光束与信号光束，其中：

所述校正光束经过所述强度相位调制器后进入所述第二耦合器2；

所述信号光束通过所述光学收发系统照射到待测目标表面，待测目标散射回波后再次经过所述光学收发系统，并经所述环形器后进入所述第二耦合器2；

携带有待测目标振动信息的信号光束与经所述强度相位调制器调整后的校正光束在所述第二耦合器2中进行混合，混合后的光束进入所述第四耦合器4中与作为参考光的第一路光束干涉后进入所述平衡探测系统；

其中，利用所述强度相位调制器调整所述校正光束的振幅和相位，以消除系统杂散光的影响，实现信号光束和参考光的理想干涉，具体来说：

校正光束经强度相位调制器(图1中为电光晶体)调制后加入外差干涉系统，此时外差干涉表达式可表示为：

其中，A_C为校正光振幅，

为校正光初相位，上式交流信号可化简为：

令：

上式可化简为：

通过推导可知，经过合理调整校正光的振幅和相位可消除系统杂散光的影响，实现信号光和参考光的理想干涉，I(t)通过适当的正交解调算法可准确的实现真实相位

的提取，即消除了杂散光影响。

所述平衡探测系统再将探测结果传送到处理终端，所述处理终端通过解调算法获得待测目标的多普勒振动情况，最终得到待测目标的振动信息。

具体实现中，如图1所示，强度相位调制器可由电光晶体构成。

如图2所示为本发明实施例所提供激光测振仪的另一结构示意图，图2中的强度相位调制器也可由可调衰减片与可调延时片构成。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种激光测振仪，其特征在于，所述激光测振仪包括激光器、隔离器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、两个声光移频器、强度相位调制器、环形器、光学收发系统、平衡探测系统和处理终端，其中：

所述激光器发射的激光经过所述隔离器和第一耦合器后分成两束光，第一路光束经过两个声光移频器调制后进入所述第四耦合器，第二路光束经过第三耦合器后分成校正光束与信号光束，其中：

所述校正光束经过所述强度相位调制器后进入所述第二耦合器；

所述信号光束通过所述光学收发系统照射到待测目标表面，待测目标散射回波后再次经过所述光学收发系统，并经所述环形器后进入所述第二耦合器；

携带有待测目标振动信息的信号光束与经所述强度相位调制器调整后的校正光束在所述第二耦合器中进行混合，混合后的光束进入所述第四耦合器中与作为参考光的第一路光束干涉后进入所述平衡探测系统；

其中，利用所述强度相位调制器调整所述校正光束的振幅和相位，以消除系统杂散光的影响，实现信号光束和参考光的理想干涉；

所述平衡探测系统将探测结果传送到处理终端，所述处理终端通过解调算法获得待测目标的多普勒振动情况，最终得到待测目标的振动信息。

2.根据权利要求1所述激光测振仪，其特征在于，

所述强度相位调制器由电光晶体构成。

3.根据权利要求1所述激光测振仪，其特征在于，

所述强度相位调制器由可调衰减片与可调延时片构成。

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