[发明专利]一种基于激光干涉的测距与测振结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用激光干涉技术的测距和测振结构，尤其涉及一种激光零差干涉测距和激光外差干涉测振的结构。

背景技术

目前，激光干涉振动测量已经是比较成熟的技术，如，德国polytec公司，美国光动力公司进行了激光多普勒振动测量仪器开发，其测量精度能达到nm量级，加速度可达1g以上，而激光测距更是得到了普遍的应用，如bosch远距离测距仪器等。但不管是远距离测距仪亦或是激光多普勒振动测量仪，其中都采用了光学结构和激光光源，单台设备的价格均不菲，成本也不低，但均不能实现同一设备既能测量物体的距离又能测量物体的位移、速度及加速度等振动数据，需要同时测距和测振时需要两台设备，操作繁琐，投资成本高。

发明内容

本发明的目的是为解决目前激光测距不能同时达到远距离和高精度，激光测距和测振设备相互独立而不能在一台设备上能测量物体的距离又能测量物体振动，操作繁琐的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于激光干涉的测距与测振结构，激光器输出端连接分束器输入端，分束器的一个输出端连接合束器的一个输入端，分束器的另一输出端连接第一AOM的光信号输入端，第一AOM的电信号输入端连接第一驱动器的输出端，第一驱动器的输入端连接第一触发器的输出端；第一AOM的输出端连接第二AOM的光信号输入端，第二AOM的电信号输入端连接第二驱动器的输出端，第二驱动器的输入端连接第二触发器的输出端；第二AOM输出的激光投射到测量目标上，测量目标将激光反射到合束器的另一输入端，合束器的输出端连接探测器输入端，探测器输出端连接处理器输入端；

测距时，所述第一驱动器工作而第二驱动器不工作，第一驱动器在所述第一触发器的触发下启动工作而驱动所述第一AOM工作，第一AOM调制出脉冲强度信号，该强度信号通过所述第二AOM投射到所述测量目标并反射回所述合束器，该反射的强度信号与所述分束器分出的一束激光在合束器中干涉，干涉信号传给探测器，通过计算触发时间与所述探测器检测到的时间延迟得出距离；

测振时，第二驱动器工作而第一驱动器不工作，第二驱动器在第二触发器的触发下启动工作而驱动所述第二AOM工作，第二AOM产生移频信号并投射到测量目标，当测量目标振动时产生多普勒效应，测量目标将该移频信号反射回合束器，该反射的移频信号与分束器分出的一束激光在合束器中干涉，干涉信号传给探测器，探测器将探测到的外差干涉信号传给处理器，处理器从外差干涉信号中解调出振动信号中的位移，速度和加速度。

进一步地，所述激光器为窄线宽保偏及稳频激光器，线宽小于1KHz，波长为1550nm。

进一步地，所述第一AOM充当脉冲声光调制器，调制频率为100MHz。

进一步地，所述第二AOM充当声光移频器，移频为100MHz。

进一步地，所述分束器分光比为3db。

进一步地，所述测量目标为玻璃或铝板。

进一步地，所述探测器的频率带宽>500MHz。

本发明通过声光移频器件以及干涉光路设计，测距时，可以同时满足测量距离达数千米，测量精度为毫米量级。这是传统相位测距和脉冲激光测距所不具备的，突破了传统远距离测量精度低的问题，实现低功率，远距离、高精度测距。另外，本发明可同时利用测距结构中相同的光学结构用于实现物体位移、速度和加速度等振动检测，做到一机多用，一机多能，同时切换简单，操作方便，大大提高了测量系统工作效率。

附图说明

图1为本发明原理框图；

图2为测距原理图；

图3为测振原理图。

图中：1.激光器；2.分束器；3.第一AOM；4.第二AOM；5.第一驱动器；6.第二驱动器；7.第一触发器；8.第二触发器；9.合束器；10.测量目标；11.探测器；12.处理器。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，且其不应理解为对本发明的限制。