[發明專利]一種實時位移重構方法及裝置

有效

• 申請號: 202011617775.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112747680B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 董太極;高丙坤;姜春雷;王秀芳;陳朋;梁洪衛
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B9/02
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

1.一種實時位移重構方法，包括如下步驟：

第一步，分別配置激光器(1)、準直透鏡(2)、衰減片(3)、線偏振片(4)、振動源(5)、分光鏡(6)、四分之一波片(7)、偏振分光鏡(8)、第一光電探測器(9)、第二光電探測器(10)、數據采集卡(11)以及電腦主機(12)；

本步驟所述分別配置即按照如下方式進行：

將所述激光器配置為：激光器的輸出為波長λ＝650nm的紅光，輸出功率為5mW，工作電流為24mA,可在驅動電流作用下發射第一光信號，所述第一光信號經第一對象反射后返回激光腔形成第二光信號，所述第一對象為目標振動物體，即振動源，所述第一光信號和第二光信號生成自混合干涉信號；

將所述準直透鏡配置為：可見光式準直透鏡，與激光器相匹配，適用于可見光波段380nm-780nm的光源，準直透鏡將所述激光器發出的發散光變成準直光；

將所述衰減片配置為：可調式衰減片，與激光器相匹配，以使得通過所述衰減片使光反饋強度處于弱反饋水平，所述弱反饋水平定義為：反饋系數C≈0,采集到的自混合干涉信號為類正弦信號；

所述線偏振片配置為：線偏振片，通過改變光的偏振狀態，將光變為線偏振光，適用于波長范圍為400nm-700nm的光源，與所述激光器搭配使用；

將所述振動源配置為：可以設定任意波形振動的壓電陶瓷精密定位系統；

將所述分光鏡配置為：分光比為50：50的半透射半反射式平面鏡，與所述激光器相匹配，以使得原始光分為兩束；

將所述四分之一波片配置為：四分之一波片，波長適用范圍為350nm-850nm，與所述激光器波長匹配，可使尋常光和非尋常光產生π/2的相位差，同時搭配偏振片，調整偏振片使光偏振方向與四分之一波片的快軸夾角為45°，以實現將線偏振光轉換為圓偏振光；

將所述偏振分光鏡配置為：紅光偏振分光棱鏡，紅光偏振分光棱鏡的消光比為100:1，適用于波長為630nm-660nm的紅光，與所述激光器搭配使用，用于將自混合干涉信號分解為兩路相位正交的自混合信號；

將所述第一光電探測器配置為：可見光式光電探測器，與所述激光器相匹配，可見光式光電探測器的探測范圍為350nm-1100nm，與所述激光器搭配使用，用于檢測第一路光電信號；

將所述第二光電探測器配置為：可見光式光電探測器，與所述激光器相匹配，可見光式光電探測器的探測范圍為350nm-1100nm，與所述激光器搭配使用，用于檢測第二路光電信號；

將所述數據采集卡配置為：多通道USB動態信號采集卡，用于將模擬信號轉換為數字信號；

將所述電腦主機(12)配置為：安裝好LabVIEW軟件及驅動程序，用于后續進行數據處理；

第二步，將激光器(1)、準直透鏡(2)、衰減片(3)、線偏振片(4)、振動源(5)、分光鏡(6)、四分之一波片(7)、偏振分光鏡(8)、第一光電探測器(9)和第二光電探測器(10)空間位置固定；

固定后需保證：光線入射方向與準直透鏡(2)、衰減片(3)、線偏振片(4)、振動源(5)、分光鏡(6)、四分之一波片(7)以及偏振分光鏡(8)的中心軸線重合，同時保持各個元器件之間的距離均相等；所述激光器發出的光依次經過所述準直透鏡和線偏振片轉換為準直線偏振光，所述準直線偏振光經所述分光鏡分光后，一束光照射在所述振動源上，經所述振動源反射回到所述激光器的激光腔內，另一束光照射在所述四分之一波片上，引入π/2的相位延遲，最后經所述偏振分光鏡分光，得到兩束相位正交的自混合干涉信號；

所述兩束相位正交的自混合干涉信號分別經由第一光電探測器(9)和第二光電探測器(10)探測；所述數據采集卡將采集到的第一光電探測器(9)和第二光電探測器(10)輸出的兩路正交的自混合信號轉換為數字信號，傳送到所述電腦主機；

第三步，所述電腦主機在內置程序的控制下，對經過數字信號轉換后的兩路正交的自混合信號進行濾波歸一化處理和反正切變換，得到幅值限制在-π到π里的相位信息，然后通過添加跳變點的相位展開算法得到相位的真實幅值，實現對目標振動源的實時位移重構。