[发明专利]基于激光自混合干涉的同时测量角度与振动的方法及装置

权利要求书

1.基于激光自混合干涉的同时测量角度与振动的方法，其特征在于：激光器发射出的激光耦合进入到光纤分束器中，被光纤分束器分成两束激光，其中一束激光经光纤聚焦器聚焦到安装在被测物体表面的压电陶瓷的反射面上，被压电陶瓷的反射面反射后，再经光纤聚焦器和光纤分束器回到激光器的内腔中，在激光器的内腔中发生激光自混合干涉；

另外一束激光输入至光电探测器中，当激光器的内腔中发生激光自混合干涉时，光电探测器检测激光器的输出功率，获取激光自混合干涉的时域信号，再采用频谱分析模块将激光自混合干涉的时域信号转换为频域信号；

根据激光自混合干涉的频域信号，采用公式A₀＝f/k，计算得到压电陶瓷的振动幅度A₀，其中，f表示激光自混合干涉的频域信号的拍频，k表示对一系列不同振动幅度A₀下的激光自混合干涉的频域信号进行曲线拟合后得到的拟合系数；

根据激光自混合干涉的频域信号，采用公式 计算得到被测物体的转动角度θ，其中，P_dif表示激光自混合干涉的频域信号中的两个峰值的功率差；x₁、x₂和σ均表示对一系列不同转动角度θ下的激光自混合干涉的频域信号进行曲线拟合后得到的拟合系数。

2.实施权利要求1所述的基于激光自混合干涉的同时测量角度与振动的方法的装置，其特征在于：包括激光器(1)、光纤分束器(2)、光纤聚焦器(3)、安装在被测物体(4)表面的压电陶瓷(5)、光电探测器(6)、频谱分析模块(7)、计算机(8)和用于带动被测物体转动的旋转电机(9)；

所述激光器(1)的输出端与所述光纤分束器(2)的输入端相连；所述光纤分束器(2)，其第一输出端与所述光纤聚焦器(3)的输入端相连，其第二输出端与所述光电探测器(6)的输入端相连；所述光电探测器(6)的输出端与所述频谱分析模块(7)的输入端相连；所述频谱分析模块(7)的输出端与 所述计算机(8)的输入端相连；所述计算机(8)的输出端分别与所述压电陶瓷(5)、所述旋转电机(9)的输入端相连；

所述激光器(1)发射出的激光，经所述光纤分束器(2)分成两束激光，其中一束激光经光纤聚焦器(3)聚焦到所述压电陶瓷(5)上，经所述压电陶瓷(5)反射后，再经光纤聚焦器(3)和光纤分束器(2)回到所述激光器(1)的内腔中，在所述激光器(1)的内腔中发生激光自混合干涉；另外一束激光输入至所述光电探测器(6)中；所述光电探测器(6)，用于检测所述激光器(1)的输出功率，获取激光自混合干涉的时域信号；所述频谱分析模块(7)用于将激光自混合干涉的时域信号转换为频域信号；所述计算机(8)，用于对所述旋转电机(9)的转动角度和所述压电陶瓷(5)的振动幅度进行调节，还用于根据激光自混合干涉的频域信号，计算出被测物体(4)的转动角度及压电陶瓷(5)振动幅度。

3.根据权利要求2所述的基于激光自混合干涉的同时测量角度与振动的方法的装置，其特征在于：所述光纤聚焦器(3)与所述压电陶瓷(5)的反射面之间的距离等于所述光纤聚焦器(3)的焦距。

4.根据权利要求2所述的基于激光自混合干涉的同时测量角度与振动的方法的装置，其特征在于：所述压电陶瓷(5)的反射面为镜面反射面。