[發明專利]一種差動外差式激光加速計測量裝置及其方法

在審

• 申請號: 202011115960.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112345796A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 武俊峰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00;G01P15/093
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種差動外差式激光加速計測量裝置及其方法，該裝置包括：偏振氦氖激光器，消偏振分光棱鏡，直角反射鏡，聲光調制器，楔形旋光棱鏡對，聚焦鏡，光電檢測模塊，光柵，信號解調模塊；該方法主要通過信號解調模塊將拍頻信號進行反正切正交解調，得到被測加速運動物體的位移公式，在對位移公式進行二階導數運算得到加速度信號；本發明能獲得不受到低頻噪聲信號影響的加速度信號，簡化了系統的信號的解調難度，具有更高的位移分辨率，提高了系統的運動信號的解調精度，并能實現實時、在線測量。

技術領域

本發明涉及一種加速度測量裝置及方法，特別是涉及一種差動外差式激光加速計測量裝置及其方法。

背景技術

現有的差動式激光加速計測量裝置，通常只采用零差差動分光方式配合合作光進行探測，獲得信號后通過復雜的解調算法得到加速度信息，通常分辨率只能達到半波長，并且受到低頻噪聲信號的影響得到的加速度信息中夾雜低頻噪聲信號。本發明提供一種差動外差式激光加速計測量裝置及其方法，本發明與傳統的差的激光測量裝置相比，本發明提供的差動外差式激光加速計測量裝置能獲得不受到低頻噪聲信號影響的加速度信號，簡化了系統的信號的解調難度，具有更高的位移分辨率，提高了系統的運動信號的解調精度，并能實現實時、在線測量。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種差動外差式激光加速計測量裝置及其方法，主要解決的問題是：避免加速度信號受低頻噪聲信號的影響，獲得更高精度的加速度信號，解決差動測量的低頻噪聲問題。

為實現上述的目的，本發明提供一種差動外差式激光加速計測量裝置，包括：偏振氦氖激光器，消偏振分光棱鏡，直角反射鏡，聲光調制器，楔形旋光棱鏡對，聚焦鏡，光電檢測模塊，光柵，信號解調模塊；

所述偏振氦氖激光器，連續的輸出激光；

所述消偏振分光棱鏡，設置于所述偏振氦氖激光器輸出激光的光路上，所述輸出激光經過所述消偏振分光棱鏡分成兩束，第一束為反射激光，第二束為透射激光，所述反射激光與所述透射激光呈垂直狀態；

所述直角反射鏡、聲光調制器和楔形旋光棱鏡對和聚焦鏡依次設置在所述反射激光的光路上；

所述反射激光經過所述直角反射鏡反射，進入所述聲光調制器并且產生一級光射出，所述一級光經過楔形旋光棱鏡對射入到所述聚焦鏡并且穿過所述聚焦鏡；所述一級光的光軸與所述透射激光的光軸平行；

所述透射激光射入到所述聚焦鏡并且穿過所述聚焦鏡；

所述一級光與所述透射激光通過所述聚焦鏡聚集到所述光柵并且發生衍射，所述光柵設置在被測加速運動物體的表面；

經過所述光柵衍射產生的正負一級光射入光電檢測模塊；所述光電檢測模塊接受所述正負一級光并且進行處理產生的拍頻信號，所述光電檢測模塊將所述拍頻信號傳入信號解調模塊，所述信號解調模塊對所述拍頻信號進行解調處理。

優選的，所述聲光調制器的的調制頻率由信號解調電路給出，采用同步解調驅動模式。

優選的，所述信號解調模塊采用的解調處理具體為：采用反正切正交解調方式。

本發明還提供一種差動外差式激光加速計測量方法，該方法需要使用本發明提供的一種差動外差式激光加速計測量裝置；包括如下步驟：

步驟S1、在所述被測加速運動物體的表面設置所述光柵；所述被測加速運動物體沿著所述透射激光的光軸的垂直方向進行運動；

步驟S2、打開所述偏振氦氖激光器，連續的輸出激光；

步驟S3、調整所述直角反射鏡和所述楔形旋光棱鏡對，使得所述一級光的光軸與所述透射激光的光軸平行；

步驟S4、所述光電檢測模塊接受所述光柵產生的正負一級光，并且進行處理得到拍頻信號；