[發明專利]線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410206043.5
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103954591A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 李彥超;甄佳奇;楊九如;冉玲苓;高揚;楊瑞海;杜軍;丁群;王春暉;馬立峰;于偉波
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

1.一種線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的裝置，它包括待測壓電陶瓷管(1)，其特征在于，它還包括線性調頻激光器(2)、第一平面反射鏡(3)、薄玻璃板(4)、第二平面反射鏡(5)、二維調整架(6)、會聚透鏡(7)、光電探測器(8)和信號處理系統(9)，

第二平面反射鏡(5)與待測壓電陶瓷管(1)的一端粘接固定，待測壓電陶瓷管(1)的另一端固定在二維調整架(6)上，待測壓電陶瓷管(1)的另一端具有電源連接線，二維調整架(6)的位置為固定；

線性調頻激光器(2)發射的線偏振光經過第一平面反射鏡(3)反射后，斜入射到薄玻璃板(4)上，經薄玻璃板(4)透射的光被第二平面反射鏡(5)反射后與經過薄玻璃板(4)前表面反射的光共同被會聚透鏡(7)匯聚到光電探測器(8)的光敏面上，光電探測器(8)輸出的電信號傳送給信號處理系統(9)。

2.根據權利要求1所述的線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的裝置，其特征在于，信號處理系統(9)由濾波器(9-1)、前置放大器(9-2)、模數轉換器(9-3)和數字信號處理器(9-4)組成，

濾波器(9-1)用于接收光電探測器(8)輸出的電信號，濾波器(9-1)輸出濾波信號給前置放大器(9-2)，經前置放大器(9-2)放大的模擬信號傳送給模數轉換器(9-3)，經模數轉換器(9-3)轉換為數字信號后傳送給數字信號處理器(9-4)。

3.根據權利要求1或2所述的線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的裝置，其特征在于，薄玻璃板(4)與第二平面反射鏡(5)之間的初始距離為20.25mm。

4.根據權利要求3所述的線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的裝置，其特征在于，薄玻璃板(4)與第二平面反射鏡(5)相互平行。

5.一種線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的方法，該方法基于權利要求4所述的線性調頻多光束激光外差二次諧波法測量電致伸縮系數的裝置實現，其特征在于，它獲取電致伸縮系數的方法如下：

首先，將高壓電源與待測壓電陶瓷管(1)的電源連接線連接，調節高壓電源的輸出；同時，打開線性調頻激光器(2)，使其發射線偏振光，并使光電探測器(8)開始接收光束信號，數字信號處理器(9-4)連續采集光電探測器(8)輸出的電信號，并對采集到的差頻信號進行處理，根據頻率與距離之間的關系：

f＝Kd，

進而獲得薄玻璃板(4)與第二平面反射鏡(5)之間的當前距離d：

d＝f/K，

式中f為外差信號的頻率，K為比例系數；

由薄玻璃板(4)與第二平面反射鏡(5)之間的當前距離d與薄玻璃板(4)與第二平面反射鏡(5)之間的初始距離，獲得距離變化量Δd，該距離變化量Δd的數值與待測壓電陶瓷管(1)的長度變化量Δl的數值相等，

再根據電致伸縮系數α的公式：

α=Δld0lU,]]>

獲得待測壓電陶瓷管(1)的電致伸縮系數；

式中d₀為待測壓電陶瓷管(1)的壁厚，l為待測壓電陶瓷管(1)的初始長度，U為待測壓電陶瓷管(1)上施加電源的電壓。