[发明专利]多光束激光外差测量距离的装置及采用该装置测量杨氏模量的方法

权利要求书

1.多光束激光外差测量距离的装置，其特征在于，它由H0固体激光器(3)、平面反射镜(12)、四分之一波片(5)、振镜(6)、振镜驱动电源、偏振分束镜(4)、会聚透镜(10)、薄玻璃板(11)、光电探测器(7)和信号处理系统组成，振镜驱动电源用于驱动振镜(6)振动；薄玻璃板(11)位置固定，该薄玻璃板(11)的一侧距离d处设置一块平面反射镜(12)，所述薄玻璃板(11)与平面反射镜(12)的反射面相对、且相互平行，H0固体激光器(3)、四分之一波片(5)、振镜(6)、偏振分束镜(4)、会聚透镜(10)、光电探测器(7)均位于薄玻璃板(11)的下方，所述H0固体激光器(3)发射激光束至偏振分束镜(4)的前表面，经该偏振分束镜(4)的反射光束经四分之一波片(5)透射之后发射到振镜(6)的入射面，经振镜(6)反射后的反射光束再次经四分之一波片(5)透射之后发射至偏振分束镜(4)，经该偏振分束镜(4)透射之后入射至薄玻璃板(11)，该透射光束在该薄玻璃板(11)的入射面的入射角θ₀小于90且大于等于0度；该透射光经该薄玻璃板(11)形成反射光束和透射光束，所述透光束经平面反射镜(12)折射的折射光束再次经薄玻璃板(11)透射之后入射至会聚透镜(10)，所述反射光束也入射至会聚透镜(10)，会聚透镜(10)将入射光束聚焦至光电探测器(7)的光敏面上，光电探测器(7)输出电信号给信号处理系统。

2.根据权利要求1所述的多光束激光外差测量距离的装置，其特征在于，所述的距离d≥20mm。

3.根据权利要求1所述的多光束激光外差测量距离的装置，其特征在于，所述信号处理系统由滤波器(9)、前置放大器(8)、A/D转换器和DSP控制器组成，滤波器(9)将光电探测器(7)输出的信号进行滤波之后发送给前置放大器(8)，该前置放大器(8)将接收到的信号放大之后发送给A/D转换器，A/D转换器将接收到的模拟信号转换成数字信号发送给DSP控制器，该DSP控制器中固化有FFT算法，DSP控制器根据接收到的信号解调后获得平面反射镜(12)和薄玻璃板(11)之间的距离。

4.根据权利要求1所述的多光束激光外差测量距离的装置，其特征在于，所述H0固体激光器(3)发射出的激光束的光场为：

E(t)＝E₀exp(iω₀t)，

参数i表示虚数；E₀表示常数；ω₀表示激光的初始角频率。

5.根据权利要求1所述的多光束激光外差测量距离的装置，其特征在于，所述振镜(6)为多普勒振镜(6)，该振镜(6)的振动方程为：

x(t)＝a(t²/2)，

t∈[0，0.5]，取值间隔为0.001s；x(t)表示振镜(6)的振动幅度；参数a表示振镜的振动加速度，通常取值范围是10⁶～10⁷m/s²；

该振镜(6)的速度方程：

v(t)＝at。