[發明專利]光學平臺振動特性聲光調制檢測裝置與檢測方法

無效

• 申請號: 201210083246.0
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102607693A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 苗潤才;張宗權;楊宗立;王文成
• 申請（專利權）人: 西安航空技術高等?？茖W校
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，具體涉及一種光學平臺振動特性聲光調制檢測裝置與方法。

背景技術

光學平臺是一種大學和科研單位實驗室普遍使用的基礎性實驗設施。在使用光學平臺進行實驗時，確切了解平臺的固有頻率和振動情況十分重要。目前常用光學干涉法檢測光學平臺振動特性，干涉儀器采用邁克爾遜儀、馬赫-澤德干涉儀，測量原理是通過干涉條紋的變化頻率確定平臺的固有頻率，通過干涉條紋變化幅度確定平臺的振動振幅。但是，這些方法存在以下缺陷：

1抗干擾能力差：干涉圖樣的變化中，除了平臺振動能夠引起條紋變化外，空氣的流動等環境因素同樣會引起干涉條紋的變化；

2測量系統復雜：所用儀器屬于干涉儀，干涉儀器結構復雜，光學元器件質量要求高。

3、調試難度大：測量時光學儀器光學元件多，元器件精度要求高，調試難度大。

4、測量中引起干涉條紋移動的直接原因是干涉儀兩臂光程的相對差的變化。雖然平臺臺面的振動可以引起光程差的變化，但光程差的變化與臺面振動并無明確的解析關系。顯然研制一種抗干擾能力強，結構相對簡單，測試方便且直接測量量與平臺臺面振動有明確關系的光學平臺振動特性檢測裝置和方法具有一定的技術意義。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題在于克服上述測量儀器和設備的缺點，提供一種結構簡單、操作方便、零部件少、測量結果直觀的光學平臺振動特性聲光調制檢測裝置。

本發明所要解決的另一個技術問題在于提供一種使用光學平臺振動特性聲光調制檢測裝置檢測光學平臺固有頻率的檢測方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：在與水槽聯接的支架上左側設置有激光器，激光器上設置有通過導線與計算機相連的CCD攝像頭，激光器的激光出射方向上設置內裝有水的水槽，水槽上設置有顯示屏。本發明的水槽為兩個無底的框架，該框架設置在被檢測光學平臺上表面構成連為一體的前水槽和后水槽，前水槽和后水槽內裝有水，支架上激光器右側光出射方向上設置有分束鏡，支架上分束鏡的透射光方向設置有分束反射鏡，支架上分束鏡的反射光方向上設置有前反射鏡，分束反射鏡反射光方向上設置有后反射鏡，前水槽和后水槽的左側上端中心線每一個反射鏡的反射光方向上設置有1個光闌。

本發明的框架為矩形框架，該矩形框架用分隔板分隔成兩個相同的正方形框架。

本發明的前水槽和后水槽內的水位高低不相同。

本發明的前水槽與后水槽內的水位差為40mm。

使用上述光學平臺振動特性聲光調制檢測裝置檢測光學平臺振動特性的檢測方法，由下述步驟組成：

1、在前水槽、后水槽內分別注入蒸餾水，前水槽與后水槽的水位差為40mm。

2、分別調整前反射鏡和后反射鏡的角度至前反射鏡和后反射鏡的反射光通過光闌與分隔板平行，使前反射鏡的反射激光束在前水槽水面上的入射點位于前水槽對角線相交的中心位置、反射激光束與前水槽內水面的入射角為88.5°，后反射鏡的反射激光束在后水槽水面上的入射點位于后水槽對角線相交的中心位置、反射激光束與后水槽內水面的入射角為88.5°。

3、在分隔板右端延長線上距分隔板右端200mm光學平臺的臺面上，用質量為300g的帶圓錐體橡膠頭的重錘，由7cm高處自由落下單擊臺面，水槽內光學平臺的振動在前水槽和后水槽內水面上形成振幅不同的水面波，水面波對入射激光束產生調制反射，在顯示屏上呈現出條紋間距相等的兩列干涉條紋，按顯示屏上1mm長度對應CCD攝像頭所攝圖像中25個像素個數標定像素當量，用CCD攝像頭連續采集顯示屏上的干涉條紋，并轉換成數字信號輸出到計算機，選擇連續采集的兩列干涉條紋中各自條紋個數最多一列干涉條紋，并分別對選擇的干涉條紋個數計數，計算機按下式：

A₀＝1.888N₁-0.944(N₂+1)

計算前水槽和后水槽內光學平臺的受激振動振幅，式中A₀為前水槽和后水槽內光學平臺的振動振幅、單位為μm，N₁為前水槽內水的表面波對入射激光束產生調制反射在顯示屏上呈現的條紋個數最多的一列干涉條紋個數，N₂為后水槽內水的表面波對入射激光束產生調制反射在顯示屏上同步呈現的條紋個數最多的一列干涉條紋個數。

測量干涉條紋的間距d所對應的像素數，得到條紋間距d的長度，并按下式：

F＝0.707d^3/2