[实用新型]一种零差式激光多普勒振动测量装置

说明书

本实用新型公开了一种零差式激光多普勒振动测量装置，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分束器分为两路，一路为参考光，另外一路为测量光；参考光和测量光的频率相同，经合束处理后通过镜头发射到外部；载波插入模块，连接在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，用于接收光前端模块经由镜头发射的激光，将激光反射到被测物体，并将被测物体漫反射回来的光再次反射回到镜头；其中，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。本实用新型的抗干扰能力强，探测灵敏度高。

技术领域

本实用新型涉及一种振动测量装置，尤其涉及一种零差式激光多普勒振动测量装置，属于光学精密测量技术领域。

背景技术

激光振动测量技术是一种非接触振动测量技术，因其具备精度高、灵敏度高、测量距离远等特点，日益受到各种高精测量领域的青睐，已经广泛应用于机械制造、航空航天、微细加工、建筑等领域。目前，基于激光振动测量的技术主要有：多普勒参考光振动测量技术、散斑法振动测量技术、莫尔条纹法、全息干涉法振动测量技术等。

其中，多普勒参考光振动测量技术主要利用光外差技术和光学多普勒效应实现，包括外差式振动测量技术和零差式振动测量技术。外差式振动测量技术的工作原理是使进入光电探测器中的相互干涉的两路光信号的载波频率不同，形成干涉后将产生差频信号。外差式振动测量技术以高频信号作为载波，提高了抗干扰能力，但由于光电探测器的频率响应随着频率增加增益下降，较高的载波频率降低了光电探测器的灵敏度，从而限制了外差式振动测量技术对微弱振动的探测能力。在零差式振动测量技术中，测量光和参考光的频率相同，即频率差为0。它不需要对参考光进行移频处理，省去了声光移频器件，简化了光学系统。但由于光学系统和电学系统在零中频处存在较大的系统噪声以及干扰，因此零差式振动测量技术的抗干扰能力不如外差式振动测量技术。

在中国发明专利“一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统及解调方法”(CN104964735 B)中，发明人提出了一种利用电光调制器实现低中频激光多普勒振动测量的系统架构，并给出了相应的解调方案。该解调方案提高了检测系统的探测灵敏度。但仍然存在载波泄漏问题，进而限制了检测系统的最远探测距离。在美国专利申请“Tunable OpticalFrequency Converter Based on a Doppler Vibration Mirror”(US 2014/0327956 A1)中，发明人提出了基于多普勒振动反光镜的可调移频模块。该模块采用反光镜和少量的光学器件实现了具有大的频率转换范围、高的变频效率和大的输出功率。但是，该技术方案仅仅涉及光学移频功能，并未考虑振动测量功能。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种改进设计的零差式激光多普勒振动测量装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用下述的技术方案：

一种零差式激光多普勒振动测量装置，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。

其中较优地，所述超声换能器以预定频率带动所述反射镜一起振动。

其中较优地，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。