[發明專利]一種外差式激光測振裝置及方法

有效

• 申請號: 201310253022.4
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103308151A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 梁志國;朱振宇;李新良;李強;張大鵬
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種外差式激光測振裝置及方法，屬于光電測量技術領域。

背景技術

調制域測量就是讓被測量的物理量對另外一種物理量（例如聲波、光波、電磁波等）產生調制，然后，利用調制域測量技術手段將其從已調制信號波形中解調出來，它是調制域測量中的基本功能。

由于運動的多普勒效應本身產生的是一種頻率調制現象，而相應的測量可以歸結為具有間接測量特征的非接觸、調制域測量，因此，從中分析與獲取實際物理量的瞬變過程，可以稱為調制域瞬變信號的分析與處理過程。目前，在高精度振動、沖擊測量測試中應用最廣泛是以激光干涉方式，借助于激光多普勒效應的調制域測量、分析與處理方法，它是目前準確度最高的振動、沖擊計量校準手段。

當載波信號比較規整平穩，且信噪比較高時，有許多調制解調理論、方法和技術可以采用，但是當載波信號由于某種原因變化比較大、信噪比較低，或呈現劇烈的非平穩等特征時，該類信號的解調給人們提出了巨大的挑戰，在很多情況下無法解調出正確的結果。因此，人們一直試圖尋找出克服該技術難點的解決方案，使用最小二乘擬合的模型化測量方法有良好的魯棒性，對非平穩、低信噪比狀況下的解調有望給出更良好的測量結果，并且使人們有可能從每一次實驗數據中都能夠準確獲取解調波形及其特征量值。

發明內容

本發明的目的是為了提出一種外差式激光測振裝置及方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種外差式激光測振裝置，該裝置包括穩頻激光器1、偏振片2、分光鏡3、移頻器4、反射鏡5、半透半反鏡A6和半透半反鏡B7、光電轉換器9、數據采集系統10、電子計算機11；

由穩頻激光器1發出的穩頻激光，經過偏振片2、分光鏡3一分為二，一路經過移頻器4移頻f_c后經過反射鏡5、穿過半透半反鏡6與另一路合束干涉進入光電轉換器9接收；另一路穿過半透半反鏡7進入被測振動物體8表面，經過被測振動物體8表面反射后返回，經半透半反鏡B7和半透半反鏡A6反射后與前一路激光合束干涉被光電轉換器9接收；

光電轉換器9輸出的信號是載波頻率等于移頻f_c的頻率調制信號，該信號經過數據采集系統10采集，經計算機11進行數字化解調后，光電轉換器9接收的信號的瞬時頻率與載波頻率f_c差異部分組成頻率解調波形序列：

按照式(1)計算獲得振動速度波形序列

按照式(2)計算獲得振動加速度波形序列

本發明的一種外差式激光測振方法，步驟為：

使用本發明的裝置獲得頻率已經平移到無線電頻率范圍的振動激光多普勒信號波形；使用波形數據采集系統采集振動激光多普勒信號波形數據序列；

在波形采集序列前緣截取一個載波周期的波形段；對該波形段進行正弦擬合，獲得擬合正弦波的瞬時頻率將波形段平移滑動一個采樣點，進行正弦擬合，獲得擬合正弦波的瞬時頻率重復執行該滑動擬合過程，直至數據序列終點。

獲得頻率解調波形序列：為振動激光多普勒信號波形的解調波形輸出，即是實際的振動波形輸出。

按式(1)計算獲得振動速度序列值

v^i=λ2×f^i---(1)]]>

式中，λ為激光波長；

按式(2)計算獲得振動加速度序列值