[实用新型]一种零差式激光多普勒振动测量装置

权利要求书

1.一种零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于包括：

光前端模块，包括镜头、分束器和激光器，用于通过激光器产生激光，然后将产生的激光经过所述分束器分为两路，一路为参考光，另外一路为测量光；所述参考光和所述测量光的频率相同，经合束处理后通过所述镜头发射到外部；

载波插入模块，连接在所述光前端模块和被测物体之间，包括带有反射镜的超声换能器，用于接收所述光前端模块经由所述镜头发射的激光，将所述激光反射到所述被测物体，并将所述被测物体漫反射回来的光再次反射回到所述镜头；其中，

所述反射镜以预定频率和预定振幅振动，在振动测量光路上引入预定频率和预定振幅的光程变化。

2.如权利要求1所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述超声换能器以预定频率带动所述反射镜一起振动。

3.如权利要求1所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述反射镜和所述超声换能器刚性连接，与所述镜头轴线的夹角为45度。

4.如权利要求1～3中任意一项所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于还包括信号处理模块；

所述信号处理模块包括抗混叠滤波器、数模转换器和FPGA处理器；其中，

所述抗混叠滤波器，用于过滤掉从所述光前端模块输出的信号的高频成分；

所述数模转换器，用于将从所述抗混叠滤波器输出的信号从模拟形式转换为数字形式；

所述FPGA处理器，包括基于数字锁相环的解调模块，用于实现具有频率跟踪的信号相位解调。

5.如权利要求4所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述解调模块包括正交下变频器、下抽取模块、相位解调器、环路滤波器和数控振荡器；其中，

正交下变频器、下抽取模块和相位解调器用于锁相环中的相位检测，正交下变频器以数控振荡器输出的正交本振信号对输入信号进行正交下变频，获得同相信号和正交信号；

相位解调器，用于采用坐标旋转数字计算求解所述同相信号和所述正交信号对应的相位；

环路滤波器，用于对所述相位解调器输出的相位进行环路滤波，得到频率控制字；

数控振荡器，用于在所述频率控制字的控制下输出预定频率的正交本振信号，从而形成负反馈回路跟踪载波频率的变化。

6.如权利要求5所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述下抽取模块采用积累梳妆滤波器、半带滤波器和有限冲击响应滤波器对所述同相信号和所述正交信号进行下抽取。

7.如权利要求4所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述FPGA处理器还包括振动参数输出模块，用于将相位信号进行后处理以获取被测物体的振动参数。

8.如权利要求1～3中任意一项所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述光前端模块和所述载波插入模块在结构上采用吸声或减振材料以避免超声信号被所述光前端模块拾取。

9.如权利要求8所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：

所述吸声或减振材料为橡胶皮垫。

10.如权利要求1～3中任意一项所述的零差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于所述光前端模块还包括环形器、合束器和光电探测器；

其中，所述镜头用于输出测量光到反射镜，并从反射镜上接收反射光，其接口通过光纤与所述环形器的一个端口相连；

所述环形器为3端口器件，第一端口通过光纤和所述分束器连接，第二端口通过光纤和所述镜头连接，第三端口通过光纤和所述合束器连接；

所述合束器用于将反射光和参考光合成一路光，其输入端通过光纤与所述环形器和所述分束器相连，其输出端通过光纤连接所述光电探测器。