[發明專利]漫反射式零差正交激光測振儀

在審

• 申請號: 201410312523.X
• 申請日: 2014-07-02
• 公開（公告）號: CN104061998A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 劉愛東;于梅;馬明德
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京思創畢升專利事務所 11218
• 代理人: 郭韞

技術領域

本發明屬于計量校準領域，具體涉及漫反射式零差正交激光測振儀，用于直線振動絕對法計量校準，以及其他方面的高精度振動絕對法測量，如振動基、標準振動測量，以及其他行業高精度振動測量，如地震、航空、航天、建筑、電力等行業。

背景技術

傳統的零差激光干涉儀測量精度高，但是對光路和測量環境要求比較嚴格，測量光的返回是靠平面鏡或者立體棱鏡，光路都必須嚴格的按原路返回，才能保證良好的干涉效果，安裝調試比較麻煩，被測對象如有較大的橫向運動，或相對位置發生移動，測量時會出現光路干涉效果不佳或者不能干涉，導致測量不穩定乃至不能進行測量的結果。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的難題，提供一種漫反射式零差正交激光測振儀，為調整容易，使用過程穩定，受被測物體橫向運動影響小，對被測環境要求不高的絕對法高精度零差激光測振儀器。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種漫反射式零差正交激光測振儀，包括激光器、參考光路組件、測量光路組件和測振組件；

所述參考光路組件包括依次設置的第一平面鏡、第一波片和第二平面鏡；

所述測量光路組件包括依次設置的偏振片、分光棱鏡、第二波片和聚焦透鏡；

所述測振組件包括偏振分光棱鏡、第一光電接收器、第二光電接收器、信號處理電路、數據采集模塊和解算模塊。

所述激光器發射出的激光經過偏振片形成偏振光，所述偏振光被所述分光棱鏡分成兩束激光，分別為測量光和參考光；

其中所述測量光經過第二波片和聚焦透鏡后聚焦形成強光斑，照射在被測振動對象上，并且形成漫反射，漫反射光通過所述聚焦透鏡后匯聚成返回的測量光；

所述參考光經過第一平面鏡、第一波片和第二平面鏡后再按原路返回形成返回的參考光；

所述返回的測量光再次經過第二波片后與所述返回的參考光進行干涉形成干涉光；

所述干涉光經過所述偏振分光棱鏡后分成兩個不同偏振方向的干涉光，兩個干涉光分別進入第一光電接收器和第二光電接收器，形成兩路正交的電路信號u₁(t_i)和u₂(t_i)；

電路信號u₁(t_i)和u₂(t_i)經過信號處理電路處理后被數據采集模塊采集后進入解算模塊進行計算，得到振動加速度、速度和位移、傳感器幅值靈敏度和相移。

所述第一波片和第二波片均采用1/4波片。

所述信號處理電路包括依次設置的濾波電路、調零電路和放大電路。

所述濾波電路采用9階低通濾波電路。

所述解算模塊根據電路信號u₁(t_i)和u₂(t_i)進行下面的計算：

計算調相值序列

信號模型如下：

式中：i＝0，1，2，……N；為相位調制項幅值；C為常數；ω為振動角頻率，ω＝2πf，f是振動頻率；為位移的初相位角；

通過(1)式得到一個確定的值，然后將此確定值代入(2)式，使用最小二乘法，通過解N+1個方程計算得出A、B、C的值，然后利用(3)式和(4)式計算得到相位調制相幅值和位移的初相位角

利用(5)式和(6)式計算得到振動加速度幅值a和加速度初相位角

如果對加速度進行積分則可得到速度v，對加速度進行2次積分，也就是對速度v進行積分則可得到位移s。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明對小位移測振帶來極大的方便，包括一維和多維直線振動，對質量較小振動物體實現無附加質量的振動絕對測量，而且還可以方便的實現現場振動的絕對法測量；此儀器相比傳統的零差正交激光干涉儀就有更穩定，更容易調整，對被測物體運動軌跡要求低，對外部測量環境要求不高的特點。

附圖說明

圖1是本發明的結構原理圖。

圖2是9階低通濾波電路。

圖3是調零放大電路。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：