[实用新型]一种多维激光测振仪

说明书

技术领域

本实用新型属于激光精密测量领域，涉及一种激光测振仪，特别涉及一种多维激光测振仪。

背景技术

振动存在于生活、工业生产、科学研究的各个领域，对于振动的测量有着极大的需求。特别是振动的非接触式测量，不会影响振动的原有状态，测量结果更为准确可靠，是振动测量的发展方向。目前，较为成熟非接触式振动测量技术为激光多普勒技术，一般采用外差式结构，需要激光光源，声光移频器，光电探测器，分束器、合束器等。详见专利CN203102703U《一种新型激光外差干涉实验仪》。

近年来，激光自混合测振技术开始崭露头角。相关综述介绍详见1997年马军山发表于《宇航测量技术》的文章《激光自混合干涉测量技术综述》。激光自混合技术结构极为简单，激光器出射光束由透镜聚焦于物体，散射光回到激光器内部，将引起激光输出功率的相应变化，光电探测器探测激光输出功率的变化信号，经过一定解调算法则可以获取被测物体的振动信息。

但是，无论采用激光多普勒测振技术还是采用激光自混合测振技术，都只能测量沿光束方向的一维振动，测量信息不够丰富。为了丰富测量维度信息，考虑多激光测振组件组合的方式，包括激光多普勒测振组件或者激光自混合测振组件。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多维激光测振仪，解决了利用激光测振技术进行振动物体的非接触式测量的问题，其技术方案如下所述：

一种多维激光测振仪，至少包括两组激光测振组件，所述激光测振组件共用一个光束聚焦系统，所述每组激光测振组件出射的激光通过光束聚焦系统能够聚焦到振动物体的同一点；

其中，所述各组激光测振组件的激光器出射的激光，由光束聚焦系统聚焦到振动物体上的散射光束返回到激光测振组件形成干涉，激光测振组件内部设置的探测器探测干涉信号，解调出振动物体沿激光测振组件通过光束聚焦系统的出射光束的投影分量；

所述多维激光测振仪根据各个激光测振组件所测量得到的投影分量，通过矢量关系求得振动物体沿正交坐标轴的振动分量。实现振动物体的多维振动信息测量。

进一步的，所述激光测振组件是激光多普勒测振组件或者激光自混合测振组件。

所述多维激光测振仪为二维激光测振仪，所述激光测振组件设置有两组，包括第一激光测振组件和第二激光测振组件，所述每组激光测振组件的出射光束沿光束聚焦系统光轴对称分布，分别为第一激光测振组件通过光束聚焦系统的第一出射光束，以及第二激光测振组件通过光束聚焦系统的第二出射光束，所述物体振动沿第一出射光束和第二出射光束的投影分量为v₄₁、v₄₂，将沿光束聚焦系统的光轴方向定义为z轴，将振动物体的激光照射点作为原点，并垂直于z轴建立x-y坐标系，所述振动物体沿坐标轴x，z方向的二维振动分量为

vz=v41+v42cos(θ/2),vx=v42-v41sin(θ/2)]]>

其中v_x，v_z为振动物体的沿坐标轴的振动分量，θ为第一出射光束与第二出射光束的夹角，光束聚焦系统的焦距为f，第一出射光束与第二出射光束间隔为h，存在下述关系式