[发明专利]基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字散斑干涉测量技术，具体涉及基于双脉冲激光器的瞬态散斑测量光学系统，属于动态力学量激光测量领域。

背景技术

数字散斑干涉测量通过对全场散斑干涉图样的采集与解调得到被测表面各点的振动信息，可用于全场振动、位移及应变测量中，该技术具有非接触、高分辨率、实时性等优点，在军工产品的研制生产过程中有着广泛、重要的作用。

中国实用新型专利号为“CN92226915.7”，名称为“一种便携式电子散斑干涉仪光学头”，该实用新型公开的电子散斑干涉仪光学头采用半导体激光器。中国发明专利号为“ZL200410073049.6”，名称为“分区拼接多He-Ne激光器数字散斑干涉测量系统”，该发明公开的激光干涉测量系统采用He-Ne激光器。国内数字散斑测量系统集中在稳态测量，即通常意义上的静态测量，无法得到某瞬时的振动形貌。散斑干涉测量系统使用光功率较小的连续激光器作为光源，测量面积受限，照射物体表面光强不均匀，散斑图像信噪比差。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统散斑测量系统照射物体表面光强不均匀，散斑图像信噪比差的问题，实现了瞬时振动形貌的获取。本发明公开了一种基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统。

本发明的目的是通过上述技术方案实现的。

本发明的一种基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统，包括光源、光路传输系统、光电接收系统；所述的光路传输系统由衰减片、第一片长焦距透镜、金属针孔、第二片长焦距透镜、第一片宽带介质反射镜、扩束镜、准直镜、第二片宽带介质反射镜及分光棱镜组成；所述的光电接收系统由目镜和CCD相机组成；

光源发出双脉冲激光，经过衰减片对激光能量进行调节，再经过由第一片长焦距透镜、金属针孔及第二片长焦距透镜组成的空间滤波镜组，对激光器光斑进行空间滤波，有效消除光斑不均匀的现象，获得均匀的光强分布；空间滤波后的光束经第一片反射镜、扩束透镜、准直镜进行扩束和准直，再通过第二片反射镜，然后通过分光棱镜将光束分为一路测量光和一路参考光，分别入射到被测表面和参考表面上，两散射光再次通过分光棱镜后汇合并发生干涉，干涉光束由目镜成像在CCD相机接收表面；

金属针孔位于第一片长焦距透镜焦点处；第二片长焦距透镜与第一片长焦距透镜之间的距离为两透镜的焦距之和；第一片长焦距透镜与入射光光轴成45度角；扩束透镜、准直镜与扩束透镜之间的距离为两透镜的焦距之差；第二片反射镜与入射光光轴成45度角；被测表面位于分光棱镜的正上方；光电接收位于分光棱镜的正下方；

所述的光源采用双脉冲激光器，相干长度大于0.5m。

所述的CCD相机工作模式为双曝光模式，成像放大倍数可调。

有益效果

1、本发明的基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统，由于采用了双脉冲激光器和双曝光工作模式CCD相机，因此可以获得可调时间间隔内的物体结构表面瞬时振动的散斑图像。

2、本发明的基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统，采用空间滤波器对出射激光滤波，散斑场光强分布均匀，获取的散斑图像信噪比高。

3、本发明的基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统，使用方便，激光器能量高，具有能够测量物体表面全场的散斑图像等优点。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

其中，1-光源、2-光路传输系统、3-衰减片、4-第一片长焦距透镜、5-金属针孔、6-第二片长焦距透镜、7-第一片宽带介质反射镜、8-扩束镜、9-准直镜、10-第二片宽带介质反射镜、11-分光棱镜、12-目镜、13-CCD相机、14-光电接收系统、15-被测表面、16-参考表面。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明做进一步说明。

实施例1

本发明的一种基于双脉冲数字散斑瞬态测量光学系统，包括光源1、光路传输系统2、光电接收系统14，如图1所示；所述的光路传输系统2由衰减片3、第一片长焦距透镜4、金属针孔5、第二片长焦距透镜6、第一片宽带介质反射镜7、扩束镜8、准直镜9、第二片宽带介质反射镜10及分光棱镜11组成；所述的光电接收系统14由目镜12和CCD相机13组成；

所述的光源1采用双脉冲激光器，相干长度大于0.5m。激光器产生高能量激光脉冲，且双脉冲间隔和重复频率连续可调。

所述的CCD相机13工作模式为双曝光模式，成像放大倍数可调。