CN86210604U - 机械式激光频闪振动控制测量仪 - Google Patents

Abstract

机械式激光频闪振动控制测量仪，属于近代光测力学仪器。仪器配合全息台即可作全息振动分析和散斑振动分析。仪器工作频率范围30Hz～1000Hz，脉冲激光与激振电信号相位在0～2间连续可调，有方波和正弦波两种激振电信号输出。可研究简谐振动和非简谐振动，输出放大器可接配多种激振器，能研究多种物体的振动，输出信号频率稳定、可靠，脉冲激光和激振信号同步性好，一台仪器即可实现频闪振动分析，且造价低廉、操作方便。

Description

本发明是关于一种近代光测力学仪器——激光频闪振动控制测量仪，特别是一种机械式激光频闪振动控制测量仪。

用激光全息计量术研究物体的振动，是近代光测力学的重要内容。而频闪法又是全息计量术的主要方法。用频闪法研究物体的振动，需要有一套仪器将连续激光调制成和被研究物体的振动同步的脉冲激光，同时还需要信号源、功放器、拾振器、基频放大器、同步脉冲发生器和光调制器等仪器。根据检索：调制的方法一般为电光器件调制；声光器件调制以及机械式调制三类，前两种调制方法由于光能损失较大，且仪器价格昂贵，所以难以普遍采用。机械式调制虽然价格较低。但因为输出功率小，不能驱动激振器、无方波输出，不能用于研究非简谐振动以及使用不方便等原因，通常只作光调制器使用，而不用于振动研究。

本发明的目的是提供一种价格低廉、使用方便，与全息台配合即可进行全息振动分析和散斑振动分析的机械式激光振动控制测量仪。

本发明的技术方案是：（1）    用同一个斩光器将连续激光和信号白光同时调制成脉冲激光和白光脉冲信号；（2）    通过光电转换电路和自动跟踪滤波电路实现激振电信号与脉冲激光的同步；并将脉冲光信号转换成正弦波电信号；（3）    激振电信号和脉冲激光的相位通过调节激光束与信号白光源的相对位置来实现。激光脉冲的中心位置可以锁定在激振电信号的任一相位上，其相位在0～2π范围内连续可调；（4）    采用光电信号转速反馈电路、低纹波系数电源及高稳度基准电压来控制电机转速，达到电机转速稳定；（5）    输出放大器的电信号可取自光电转换电路的输出，也可取自自动跟踪滤波电路的输出；（6）    输出放大器配备多档可选择阻抗匹配，每档阻抗又可选择若干种电压。

本发明由于：用同一个斩光器调制脉冲激光和白光脉冲信号，又采用光电转换电路的输出信号或自动跟踪滤波电路的输出信号作为激振信号，从而保证脉冲激光与激振电信号的同步；通过改变激光束对于信号白光源的位置即可实现脉冲激光与激振信号的相位，脉冲激光的中心位置可锁定在激振电信号的任一相位上，其相位在0～2π范围内连续可调，操作方便，相位可调范围大；用光电信号转速反馈电路低波纹系数电源及高稳度电压基准控制电机转速，电机转速稳定，从而使仪器在整个工作频率范围内均可达到稳定的频率输出；输出放大器的信号输入既可取自光电转换电路的输出（方波电信号），又可取自自动跟踪滤波电路的输出（正弦波电信号），使仪器有方波激振电信号和正弦波激振电信号两种输出，从而使仪器不仅可用作研究简谐振动，还可以进行非简谐振动研究；输出配备多档阻抗匹配，每档又可选若干种电压，使仪器能接配多种激振器，研究不同物体的振动。本发明由于采用上述一系列方案，所以只用一台仪器即可实现频闪振动分析的研究，且造价低，只要斩光器稍加消震措施，整个仪器即可放在全息台上工作，操作方便，适宜普遍应用。

附图说明：其中图1是整机原理图；图2是光电转换电路示意图；图3是自动跟踪滤波电路示意图；图4是电机稳速电路原理图。

图1：当电动机〔3〕以某一转速转动即给斩光器〔2〕以某一频率时，白光源〔1〕发出的白光被斩光器〔2〕调制成白光脉冲信号，白光脉冲信号通过光电转换电路〔4〕整形、放大、分频和限幅，产生方波电信号。光电转换电路的输出分为三路：一路接输出放大器；一路经自动跟踪滤波电路（转换成正弦波电信号）后接输出放大器，第三路通过脉宽电路〔7〕接电机稳速电路〔8〕控制电机转速。

图2：白光脉冲信号由光电元件〔9〕转换成脉冲电信号，该脉冲电信号经过反相器〔10〕射极跟随器〔11〕、〔13〕、双稳电路〔12〕后转换成一恒定电压幅度、输出电信号频率为脉冲电信号频率二分之一的方波电信号。

图3：图中〔14〕是位相检波电路，场效应晶体管Q₁是用作电压控制的可变电阻，通过改变电阻值达到改变网络频率特性，进而实现对输入频率调谐的目的。从光电转换电路输入的方波电信号通过自动跟踪滤波电路选取基频。输出正弦波电信号。

由光电转换电路输出的方波电信号，或者由自动跟踪滤波电路输出的正弦波电信号经输出放大器功放后驱动激振器，输出放大器具有三档阻抗匹配，各档阻抗又可选择两种电压，这样仪器就可接不同的激振器，对不同物体的振动进行研究。

图4：由光电转换电路输出的方波电信号经过脉宽电路〔5〕输出脉宽和幅度一定的矩形电脉冲，矩形电脉冲通过低通滤波器A₁输出与频率成正比的直流电压，该直流电压与基准电压A₂同时输入差动放大器A₃放大，差动放大器A₃输出的直流电压经过功放A₄功率放大后控制电机的转速。

实施例：电机为直流微型电机；斩光器为直径150mm的铝质圆盘，周缘等分开有32个矩形槽，槽宽1.4mm，槽长5.0mm；光电元件为光敏二极管；仪器电源是三组集成稳压5G14D接成的稳压电源；输出放大器可接配的三档阻抗匹配是8Ω、500Ω、2KΩ，各档可选择电压分别为2.5V、5V、10V、30V、15V、70V。

Claims (2)

1、一种近代光测力学仪器-机械式激光频闪振动控制测量仪。它由白光信号源、斩光器以及包括光电转换电路、自动跟踪滤波电路、输出放大电路、电机稳速电路、电源等部分的电子仪器组成，本发明的特征是：

(1)用同一个斩光器将连续激光和白光调制成脉冲激光和脉冲白光信号；

(2)激振信号和脉冲激光间的相位通过改变激光束相对于白光信号源的位置来实现，相位调节范围是0～2π；

(3)采用光电信号转速反馈电路、低纹波系数电源及高稳度基准电压来控制电动机稳速转动；

(4)采用光电转换电路和自动跟踪滤波电路来实现脉冲白光信号转换成正弦波电信号；

(5)输出放大器的信号可取自光电转换电路输出的方波电信号，也可取自自动跟踪滤波电路输出的正弦波电信号；

(6)输出放大器可接配数档可选择阻抗匹配。每档又有若干种电压供选择。

2、根据权利要求1所述的机械式激光频闪控制测量仪，其特征是电机是微型直流电机；斩光器为150mm直径、周缘等距离开有32个矩形槽、槽宽1.4mm、槽长5.0mm的铝质薄圆盘；光电元件为光敏二极管；仪器电源是三组集成稳压5G14D接成的稳压电源；输出放大器三档阻抗匹配选择是：8Ω、500Ω、2KΩ，各档选择电压分别为2.5V和5V、10V和30V、15V和70V。