[發明專利]基于激光多普勒測速的轉速測量系統

在審

• 申請號: 202210012638.1
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114324963A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王琦;周健;聶曉明;王漢睦;黃榮;陳蘭劍;席崇賓;向志毅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01P3/36
• 分類號: G01P3/36
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

1.基于激光多普勒測速的轉速測量系統，其特征在于，包括：

光束產生單元，用于產生兩束波長已知且相互平行的光束，分別為第一光束和第二光束；

第一探測單元，包括第一分光棱鏡、第一衰減片、第一平面反射鏡、第一光電探測器以及待測轉軸，第一分光棱鏡將第一光束分為垂直于第一光束的第三光束和平行于第一光束的第四光束，第三光束的傳輸光路上依次設置有第一衰減片和第一平面反射鏡，第三光束經第一衰減片衰減后垂直入射第一平面反射鏡，經第一平面反射鏡反射后沿原路經第一衰減片衰減及第一分光棱鏡透射，形成第五光束，第四光束入射到待測轉軸表面，攜帶運動信息的部分散射光沿原路返回并經第一分光棱鏡反射，形成第六光束，第五光束與第六光束發生干涉，并由第一光電探測器探測采集；

第二探測單元，包括第二分光棱鏡、第二衰減片、第二平面反射鏡、第二光電探測器以及待測轉軸，第二分光棱鏡將第二光束分為垂直于第二光束的第七光束和平行于第二光束的第八光束，第七光束的傳輸光路上依次設置有第二衰減片和第二平面反射鏡，第七光束經第二衰減片衰減后垂直入射第二平面反射鏡，經第二平面反射鏡反射后沿原路經第二衰減片衰減及第二分光棱鏡透射，形成第九光束，第八光束入射到待測轉軸表面，攜帶運動信息的部分散射光沿原路返回并經第二分光棱鏡反射，形成第十光束，第九光束與第十光束發生干涉，并由第二光電探測器探測采集；

信號處理單元，接收第一光電探測器、第二光電探測器輸出信號，分別檢測第一光電探測器、第二光電探測器輸出信號的多普勒頻移，結合第一光束和第二光束的波長及平行間距，測得轉軸轉速。

2.根據權利要求1所述的基于激光多普勒測速的轉速測量系統，其特征在于，光束產生單元包括雙縱模激光器、沃拉斯頓棱鏡以及反射鏡組，雙縱模激光器輸出的光束經沃拉斯頓棱鏡后得到兩束波長不同的光束，兩束波長不同的光束經反射鏡組調整為相互平行的第一光束和第二光束。

3.根據權利要求1所述的基于激光多普勒測速的轉速測量系統，其特征在于，光束產生單元包括雙色激光器、色散棱鏡以及反射鏡組，雙色激光器輸出的光束經色散棱鏡后得到兩束波長不同的光束，兩束波長不同的光束經反射鏡組調整為相互平行的第一光束和第二光束。

4.根據權利要求1所述的基于激光多普勒測速的轉速測量系統，其特征在于，光束產生單元包括單模激光器、分光棱鏡以及反射鏡組，單模激光器輸出的光束經分光棱鏡后得到兩束波長相同的光束，兩束波長相同的光束經反射鏡組調整為相互平行的第一光束和第二光束。

5.根據權利要求2、3或4所述的基于激光多普勒測速的轉速測量系統，其特征在于，反射鏡組由多個平面反射鏡組成，通過多個平面反射鏡的組合將兩束波長已知的光束調整為相互平行的第一光束和第二光束。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的基于激光多普勒測速的轉速測量系統，其特征在于，轉軸轉速ω為：

式中，d為第一光束與第二光束之間的平行間距，λ₁為第一光束的波長，λ₂為第二光束的波長，Δf₁為第一光電探測器輸出信號的多普勒頻移，Δf₂為第二光電探測器輸出信號的多普勒頻移。