[发明专利]一种激光振动、位移传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种激光振动、位移传感器，其特征在于：包括光学系统(1)与电路系统(3)；

在物体振动高频情况下，所述电路系统(3)的驱动电路(33)形成周期电流驱动光学系统(1)的激光器出射激光投射到物体(2)上，所述物体(2)的散射光反馈回激光器(11)形成自混合干涉，并由所述电路系统(3)进行物体(2)的高频振动解调；

在物体振动低频情况下，所述电路系统(3)的驱动电路(33)形成恒流电流驱动光学系统(1)的激光器出射激光投射到物体(2)上，所述物体(2)的斜向散射光由聚焦系统(14)接收，在线阵探测器(15)上形成光斑，形成激光三角法结构，并由所述电路系统(3)进行物体(2)的低频振动解调。

2.根据权利要求1所述的激光振动、位移传感器，其特征在于：所述光学系统(1)包括激光器(11)、光电探测器(12)、准直系统(13)、聚焦系统(14)和线阵探测器(15)；所述准直系统(13)设置在激光器(11)和振动物体(2)之间，所述光电探测器(12)与激光器(11)相连接，用于测量激光器(11)的输出功率，所述聚焦系统(14)和线阵探测器(15)用于探测激光器(11)照射到振动物体(2)的斜向散射；

所述电路系统(3)包括运算控制单元(32)，与运算控制单元(32)相连接的功能选择单元(31)、光电探测器(12)的信号放大电路(34)以及线阵探测器(15)的探测电路(35)，所述运算控制单元(32)与激光器(11)的驱动电路(33)相连接。

3.根据权利要求2所述的激光振动、位移传感器，其特征在于：还包括可见光光源(16)、反射器(17)、合束器(18)，所述可见光光源(16)的出射光线经反射镜(17)后，再通过合束器(18)合束后，由准直系统(13)出射形成指示光路。

4.根据权利要求3所述的激光振动、位移传感器，其特征在于：所述聚焦系统(14)和线阵探测器(15)之间设置有带通滤波器(19)。

5.一种激光振动、位移传感器的测量方法，其特征在于：

功能选择单元(31)选择高频测量功能，传感器启动自混合探测模式：运算控制单元(32)控制驱动电路(33)形成周期电流驱动激光器(11)，激光器(11)出射激光经过准直系统(13)后投射到物体(2)上，物体(2)的散射光经准直系统(13)反馈回激光器(11)，形成自混合干涉，光电探测器(12)探测激光器(11)输出的激光交流信号，经过信号放大电路(34)后传回运算控制电路(32)进行物体(2)的高频振动解调；

功能选择单元(31)选择低频测量功能，传感器启动激光三角法探测模式：运算控制单元(32)控制驱动电路(33)形成恒定电流驱动激光器(11)，激光器(11)出射激光经过准直系统(13)后投射到物体(2)上，物体(2)的斜向散射光由聚焦系统(14)接收，在线阵探测器(15)上形成光斑，形成激光三角法结构；光斑在线阵探测器(15)上的像素点位置与物体(2)沿激光器出射激光方向的位移一一对应；探测电路(35)将线阵探测器(15)上接收到的光电信号传回运算控制单元(32)，运算控制单元(32)通过光斑像素点位置变化，解调物体(2)的低频位移变化。

6.根据权利要求5所述的激光振动、位移传感器的测量方法，其特征在于：激光器(11)为红外波段测量激光器时，振动物体(2)的斜向散射进入聚焦系统(14)中，经过带通滤波器(19)后，可见光被反射，红外光透射在线阵探测器(15)上形成光斑，形成激光三角法结构，光斑在线阵探测器(15)上的像素点位置与物体(2)沿激光器出射激光方向的位移一一对应；探测电路(35)将线阵探测器(15)上接收到的光电信号传回运算控制单元(32)，运算控制单元(32)通过光斑像素点位置变化，解调物体(2)的低频位移变化。

7.根据权利要求5所述的激光振动、位移传感器的测量方法，其特征在于：激光器(11)为红外波段测量激光器时，可见光光源(16)的出射光线经反射镜(17)后，再通过合束器(18)合束后，由准直系统(13)出射形成指示光路。