激光多普勒干涉技术在振动测量中的应用

2008-04-21 18:17:57来源: 飞达光学网

  目前,激光多普勒干涉技术被广泛地应用在国防以及基础研究领域。它主要利用光学多普勒原理来测量物体的振动大小。激光测量是一种非接触式测量,其测量精度高、测量动态范围大,同时不影响被测物体的运动,具有很高的空间分辨率。

  激光多普勒干涉技术用于振动测量的原理是:光源发射一束频率为f0的光照射到物体表面,根据多普勒原理,运动物体接收到光信号后把它反射出来,在q 2的方向光接收器接收到频率为f光波信号,其频率随运动物体速度增加而增加。即速度为v的运动物体产生的多普勒频移为df 。根据激光多普勒干涉技术的激光振动测量仪(包括单点和全场)的工作过程为:激光器发出的激光经过透镜分成两束光(见图1),图1中光束1是参考光束,直接被光检测器接收;另一束光经过一对可摆动的透镜照射在物体表面上,受运动物体表面粒子散射或反射的光为光束2,它被集光镜收集后由光检测器接收,经过干涉产生正比于运动物体速度的多普勒信号,通过频率和相位解调便可得到运动物体速度和位移的时间历程信号。

  式中,f0为光源频率;v为运动物体表面速度;q 1为入射光与物体运动方向的夹角;q 2为反(散)射光与物体运动方向的夹角;c为真空中的光速;l 0为真空中的波长。

  

  

  运用PSV- 300激光扫描系统对f 300mm 600mm、壁厚8mm的圆筒进行结构模态试验。采用单点随机激励法,使用PSV- 300激光扫描系统内部产生的随机信号作为激励信号源。首先由激光头内部的微型摄像头将圆筒筒身摄像后把图形传至计算机并进行扫描试验前的布点,启动采集器后,激光将自动按扫描顺序进行扫描试验与数据采集,并实时在计算机内进行频响函数分析处理。试验得到结构的前三阶固有频率与计算值非常接近,最大测量相对误差为3.5%。

  激光多普勒干涉技术应用在振动测量中解决了因连线接触式测量带来的各种干扰噪声,与传统的振动测试仪器相比,激光测量的实时采集与在线分析功能较强,可以在短时间内完成信号的瞬态采集、实时显示与处理,并且可以提供多种函数处理结果。另外,在扫描测量与分析中,不引入额外的测量电噪声以及人为干扰因素,既节省了测量时间,也提高了测试精度

 

关键字:激光多普勒  振动测量  多普勒原理  干涉  运动物体  光检测器  激光测量  测试精度

编辑:汤宏琳 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/0421/article_805.html
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