[發明專利]一種基于光學干涉的振動位移測量裝置

有效

• 申請號: 201810616613.6
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108801438B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 劉燦昌;劉文曉;李磊;萬磊;孔維旭;周長城
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于光學干涉的振動位移測量裝置，包括梁的靜電激勵振動裝置、信號探測裝置；梁的靜電激勵振動裝置由交流信號源(8)、靜電驅動極板(7)、底板(10)、懸臂梁(1)、側板(5)、開關(9)和導線組成；所述靜電驅動極板(7)固定在底板(10)上，位于懸臂梁(1)正上方，長度略短于懸臂梁(1)；所述懸臂梁(1)固定在側板(5)上，左端固定右端自由，懸臂梁(1)上表面鍍一層金金屬層(6)，金金屬層(6)的左端通過導線連接交流信號源(8)的左端，交流信號源(8)的右端通過導線連接開關(9)的左端，開關(9)的右端通過導線連接靜電驅動極板(7)的右端；

所述信號探測裝置由相位敏感衍射裝置(2)和光電探測器(3)組成；相位敏感衍射裝置(2)由支撐圓環塊(11)、衍射光柵(12)、襯底(16)和薄膜(17)組成；襯底(16)在相位敏感衍射裝置(2)的下部，由透光材料石英制成，允許光透射；所述衍射光柵(12)位于襯底(16)上部的支撐圓環塊(11)之間；所述支撐圓環塊(11)固結在襯底(16)上部，支撐圓環塊(11)為絕緣材料；所述薄膜(17)置于支撐圓環塊(11)之上，與支撐圓環塊(11)固結，薄膜(17)的直徑與襯底(16)直徑相同；所述光電探測器(3)位于相位敏感衍射裝置(2)的下方，用于探測各衍射級(15)的光強；

懸臂梁(1)在交流信號激勵作用下產生受迫振動；振動時會產生聲波，聲波則會激勵位于懸臂梁(1)下方的相位敏感衍射裝置(2)，相位敏感衍射裝置(2)的薄膜(17)在聲波的影響下產生振動效應，與衍射光柵(12)之間的距離不斷變化；當相干光源發出的光通過透光的襯底(16)照射到薄膜(17)下面的衍射光柵(12)上時，反射區除鏡面反射之外還會產生分裂的奇數級衍射光，同時還有一部分入射光穿過衍射光柵(12)被薄膜(17)的背面所反射，這一過程導致衍射光與反射光發生干涉，從而使各級衍射光的強度發生改變；

輸出光強與薄膜(17)振動之間的關系表示為其中，k為光電轉化系數，R是光電探測器(3)的響應靈敏度，I_in是入射光的強度，λ₀是入射光的波長，A為薄膜(17)振動幅值，ω為懸臂梁(1)振動頻率，t為時間。