技術(shù)文章

　　激光測振技術(shù)依賴于光的多普勒效應(yīng)，用于測量振動物體的物理參數(shù)。當(dāng)相干激光光束照向振動物體時，由于多普勒效應(yīng)，光的頻率會發(fā)生調(diào)制，產(chǎn)生激光多普勒效應(yīng)，體現(xiàn)為激光頻偏。通過激光干涉技術(shù)，將照射物體并反射回的激光光束與參考光束進行干涉，最終在光電探測器上探測得到多普勒頻偏，從而獲得振動物體的物理參數(shù)。

　　激光測振儀的核心為高精度激光干涉裝置，激光所射出的光分光BS1分為一束參考光和一束物光，物光束經(jīng)分光鏡BS2并由透鏡L聚焦在被測物體表面的某一點，被測物體表面的散射大部分都轉(zhuǎn)BS3，在BS3處于另一束參考光相干涉，從而得到物光與參考光在BS3處的亮度調(diào)制頻率，并由光檢測器D1和D2轉(zhuǎn)換為電信號。由于來自被測振動體的散射光中已經(jīng)含了正比于振動體瞬時速度的多普勒頻移信息，所以從檢測到的多普勒頻移大小就可以推知物體表面的運動速度。

　　圖1：激光從測振儀的光學(xué)系統(tǒng)

　　多普勒激光干涉測振技術(shù)路線：激光多普勒測振技術(shù)包括外差干涉和零差干涉兩種。

　　外差干涉對照射物體的光束或參考光束的其中一路施加一個固定頻率的移頻，干涉后得到一個包含載波的調(diào)頻信號，再通過鎖相環(huán)技術(shù)或正交混頻得到多普勒頻偏或相位，直接對應(yīng)振動物體的振動速度或相對位移。

　　零差干涉則對照射物體的光束和參考光束進行零頻率處理，直接干涉得到一個零頻附近（不包含載波）的調(diào)頻信號，通過光學(xué)方式同時得到I和Q的信號，后續(xù)通過鑒相解調(diào)方式，得到相位，直接對應(yīng)振動物體的相對位移。

　　激光振系統(tǒng)主要由激光干涉儀、信號處理器及數(shù)據(jù)采集處理計算機構(gòu)成。其框圖如圖2所示。

　　圖2：測量系統(tǒng)框圖

　　激光于涉儀的工作原理如前所述。信號處理器的作用是處理干涉儀所輸出的調(diào)制信號及為布拉格器件提供驅(qū)動信號,它同時具有位移及速度兩種輸出。速度輸出是一個與振動體速度成正比的模擬電壓，這是由其內(nèi)置的速度解調(diào)器通過頻率-電壓變換把多普勒信息從載波中提取出來而完成的。位移輸出實際上是一干涉條紋計數(shù)器，以波長為單位對微小的位移進行測量。

　　數(shù)據(jù)采集處理部分采用了高速A/D轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的實時顯示處理軟件，除了可以高速實時顯示波形外，還可對波形進行頻率、幅度測量及存儲壓縮和頻域分析。其最高采樣頻率為10MHz,具有預(yù)觸發(fā)延時功能，便于捕捉瞬時狀態(tài)。人機界面采用模擬示波器面板及菜單提示選擇,十分友好。

　　激光測振儀應(yīng)用優(yōu)勢：

　　●不能有附加質(zhì)量影響的器件,如輕巧，柔性或微型結(jié)構(gòu)等。

　　●傳統(tǒng)接觸式傳感器不易靠近或易損壞的惡劣環(huán)境,如高溫,高壓,腐蝕,放射等。

　　●需要大量測試點,如大型構(gòu)件模態(tài)測量等,省去傳統(tǒng)接觸式傳感器布點連線等繁重工作量。

　　●大振幅,高g值振動、沖擊測量，可測量從原子級微弱振動到數(shù)上百萬g沖擊。

　　●極低頻或極高頻振動測量。

　　如果您對激光測振儀的應(yīng)用還有什么不了解的，歡迎咨詢我們。

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