[發(fā)明專利]一種偏振激光多普勒測振系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911157846.5
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN110749371A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿開勝;顏學(xué)俊;錢登林;盧明輝;徐曉東;陳延峰;錢斯文
• 申請（專利權(quán)）人: 南京光聲超構(gòu)材料研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 32286 南京常青藤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 毛洪梅

本發(fā)明提供一種偏振激光多普勒測振系統(tǒng)，包括光源組件、干涉光路組件和信號(hào)處理組件，所述光源組件包括線偏振激光器、二分之一波片、第一反射鏡和第一偏振分束器；所述二分之一波片具有主軸結(jié)構(gòu)，可沿圓周方向旋轉(zhuǎn)；所述干涉光路組件包括移頻器、第二偏振分束器、四分之一波片、擴(kuò)束聚焦鏡頭、第二反射鏡、偏振旋轉(zhuǎn)器、偏振無關(guān)合分器、第三反射鏡和平衡光電探測器；所述信號(hào)處理組件包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和無線收發(fā)電路，所述信號(hào)處理組件接收所述平衡光電探測器的電信號(hào)，并通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)采樣；綜上，具有信號(hào)利用率高、信噪比增加、整體使用靈活性好和可自動(dòng)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測振設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種偏振激光多普勒測振系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光測振技術(shù)是基于振動(dòng)物體對激光束的多普勒調(diào)制效應(yīng)而發(fā)展起來的新的激光測量技術(shù)，同時(shí)包含激光器、移頻器、分光器、準(zhǔn)直鏡頭和探測器的外差干涉激光測振光路系統(tǒng)一般是采用馬赫增德爾(M-Z)型干涉系統(tǒng)完成光束的干涉，進(jìn)而從干涉信號(hào)中提取物體振動(dòng)的頻率、速度和位移等信息。這種利用干涉技術(shù)的激光測量系統(tǒng)具有非接觸、高精度、實(shí)時(shí)性和高分辨率的特點(diǎn)，較為廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、航天和航海等領(lǐng)域。

目前大多測振儀光路系統(tǒng)均采用普通的寬帶光分束元件作為光路的核心光學(xué)元件，這就導(dǎo)致從被測物體返回的光信號(hào)在進(jìn)入干涉儀后有一半的能量損失掉，信號(hào)的利用率低下；對于眾多被測物體的低散射效果，該技術(shù)同時(shí)又屬于弱信號(hào)探測領(lǐng)域，對于單管探測器而言，一方面無法實(shí)現(xiàn)高幅信號(hào)，同時(shí)亦無法達(dá)到高信噪比，就會(huì)導(dǎo)致分辨率不高；此外，在一些眾多不同待測物體的應(yīng)用領(lǐng)域，其被測體的散射效果不盡相同，測振儀無法通過自動(dòng)調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)對每一種物體的測量；同時(shí)測振儀必須通過線材連接電腦使用，往往一臺(tái)電腦只能搭配一臺(tái)測振儀使用，這樣大大的限制了測振儀使用的靈活性。

針對現(xiàn)有激光測振技術(shù)在信號(hào)的利用率、信噪比、靈活性和自動(dòng)調(diào)節(jié)方面存在一定的缺陷，本發(fā)明依據(jù)振動(dòng)多普勒效應(yīng)，利用光的偏振特性的一種偏振激光多普勒測振系統(tǒng)，可有效解決以上問題，該測振系統(tǒng)能夠同時(shí)兼具上述特點(diǎn)，以解決實(shí)際測量問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種偏振激光多普勒測振系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的測振儀在實(shí)際使用過程中，存在的信號(hào)的利用率、信噪比、靈活性和自動(dòng)調(diào)節(jié)方面存在一定缺陷的問題。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種偏振激光多普勒測振系統(tǒng)，包括光源組件、干涉光路組件和信號(hào)處理組件，所述光源組件包括線偏振激光器、二分之一波片、第一反射鏡和第一偏振分束器；所述二分之一波片具有主軸結(jié)構(gòu)，可沿圓周方向旋轉(zhuǎn)；所述線偏振激光器發(fā)出的線偏振光經(jīng)所述二分之一波片后由所述第一反射鏡反射進(jìn)入所述第一偏振分束器后分為偏振方向正交的垂直偏振光和第一水平偏振光；所述干涉光路組件包括移頻器、第二偏振分束器、四分之一波片、擴(kuò)束聚焦鏡頭、第二反射鏡、偏振旋轉(zhuǎn)器、偏振無關(guān)合分器、第三反射鏡和平衡光電探測器；所述垂直線偏振光經(jīng)過所述移頻器后轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙狡窆猓龅诙狡窆庖来瓮ㄟ^所述第二偏振分束器后、所述四分之一波片和所述擴(kuò)束聚焦鏡頭，然后照射到被測物體表面，被測物體表面散射光經(jīng)所述擴(kuò)束聚焦鏡頭收集后被所述四分之一波片轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)光；所述第一水平偏振光被所述第二反射鏡反射后進(jìn)入所述偏振旋轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪逼竦膮⒖脊猓凰鲂盘?hào)光和所述參考光進(jìn)入所述偏振無關(guān)合分器后分為兩路進(jìn)行干涉，其中一路干涉光直接進(jìn)入所述平衡光電探測器，另一路經(jīng)所述第三反射鏡反射后進(jìn)入所述平衡光電探測器；所述信號(hào)處理組件包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和無線收發(fā)電路，所述信號(hào)處理組件接收所述平衡光電探測器的電信號(hào)，并通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路完成模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號(hào)采樣。

進(jìn)一步的，所述測振系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程客戶端，所述遠(yuǎn)程客戶端為帶人機(jī)交互界面的電腦或服務(wù)器。

進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)程客戶端通過所述無線收發(fā)電路接收所述信號(hào)處理組件的數(shù)字信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述無線收發(fā)電路包括4G模塊、WIFI模塊或NB-IOT模塊。