[实用新型]一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及到激光双光束干涉，具体涉及到一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置。

背景技术

Yeh等人于1964年证实了可利用激光多普勒频移技术来确定流体速度,从此多普勒技术取得了快速的发展,被广泛用于流体和气体领域。目前,激光多普勒频移技术做为一种测量流体或固体速度的新技术,以其独特的优势,被广泛地应用到流体力学、空气动力学、燃烧学、生物学、航空、航天、机械,和医学以及工业生产等领域的速度测量及其他有关测量。

固体激光测速仪主要来测固体移动速度的，国内目前没有成品投入市场，因此国内工厂不得不高价从国外进口。

在激光精确测速过程中，激光干涉条纹是一个很重要的影响因素，一个单一的干涉条纹体积是两支同样颜色的光束在焦点上相交所构成.在干涉条纹体积内，两束光光线形成明亮相间的相干条纹.当粒子通过条纹时，从条纹反射的光线产生了一组被称之为多普勒波群的正弦信号.从每个条纹图案拾取的散射光的频率通过与粒子速度分量之间的关系计算出即时速度。当物体反射的干涉条纹面积过小时，或有一些外界杂光进入光电探测体内时，光电探测器不能准确的将有用激光干涉条纹的亮度转换成电流或电压。而且在安装固体激光测速仪时，由于外在条件所限制，无法准确让干涉条纹面积尽量达到最大，这就需要一个装置来调节干涉条纹的位置。

激光干涉条纹的产生条件之一是两束光程差必须小于波列长度，一旦等于或大于，两激光相交处无法产生干涉条纹，那么激光测速仪无法测到速度。也不能过于接近波列长度，那样衬比度过于小，影响激光测速仪测速的准确性。光程差为零时，干涉条纹为最佳。

激光是高斯光束，所以激光并不是平面波，即其在束腰位置上波面是平面，离开束腰位置波面就不再是平面而变成了曲面，所以要求激光束相交点比瑞利范围小的多(即束腰附近可看成平面波)，那么我们就认为相交光斑的条纹间距是直线，否则条纹间距不均匀，从而造成多普勒频率的误差，所以限制激光测速仪与测量物体之间的距离尽量小于一米。

发明内容

本发明的目的是针对现有固体激光测速仪不能改变干涉条纹位置的缺陷，提供干涉条纹位置可调的装置，提高激光测速仪的准确性且方便安装。

为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：

一种固体激光测速仪双光束干涉交点位置的调节装置，包括：壳体，激光发生器，光线控制系统，透镜，光电探测处理系统组成；所为的壳体由外壳、激光发生器支架、前盖组成，外壳是圆形的，在测速前要把壳体固定在中心线垂直于物体表面处，而且一般不超过一米。壳体的前盖通过螺纹与壳体相连接来固定玻璃透镜，激光发生器支架的作用是固定激光发射器于壳体中心的，使激光路径与壳体中心线相重合，以便于在固定壳体时找到垂直于测速物体表面的位置。

所谓的光线控制系统是由分束棱镜和三片反光镜组成，分束棱镜就是将激光发生器射出的激光分成两束相互垂直的激光，且它是透射和反射比为50/50的中性分束棱镜，这样产生的干涉条纹效果为最佳，它由柱棒固定在壳体中心线上。反光镜的作用是反射激光束，它也由柱棒来固定在壳体中心线上，柱棒下端有挡块，它的作用是防止镜片下滑。两反光镜由两齿轮连接，作用是可同时同角度反向转动反光镜。通过调节反射镜的角度来改变激光的光路路线，进而来调节两激光光线相交产生的干涉条纹体位置，使干涉条纹的位置一直在壳体的中心线上，这样可以减少激光测速仪的计算量和所需测量的物理量，而激光束与壳体的中心线之间的夹角则由反光镜转动的角度直接读出来。中间一片反光镜是固定反光镜，不可调节，但其与壳体的中心线成45度角，且与分束棱镜之间的距离仅为几毫米，这样两光的光程差几乎为零，不会因为光程差的问题影响到激光干涉条纹的质量。

所谓光电探测处理系统是由光电探测器、示波器组成，且光电探测器由柱棒固定在壳体中心线上。当物体经过激光干涉条纹体时，反射的干涉条纹光强透过透镜直接垂直照射到光电探测器上，光电探测器再把光强的变化转变于电信号，且探测器只探测干涉条纹为最佳，这就要求形成的干涉条纹在运动物体表面面积最大。示波器用于处理光电探测器送来的电信号，使之转变为速度显示出来。