激光干涉原理在振動(dòng)測量中的應用
如圖3所示,S為光源,頻率為f,光速為c,O為光波接收器件,P為速度為V的運動(dòng)物體,且能反射光波,當波源和接收器保持相對靜止時(shí),假設n是沿從光源到接收者光路上的波數或周期數,則由圖3可知,在無(wú)限小的時(shí)間間隔δt中,假定P移動(dòng)到P'的距離為Vδt,則在光程中周期數將減少為:

式中:PN和PN'分別是向SP和PO作的垂線(xiàn);PP'為無(wú)限??;λ和λ是散射前后的波長(cháng)。式(6)可表示為:本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/195568.htm
在一般情況下,不需要區分λ和λ,這樣就得到一級近似的多普勒頻移:
接收器接收到的光波頻率為f+△fD,頻率偏移量為△fD,也稱(chēng)多普勒頻率。由式(10)中被測物體速度V和多普勒頻移△fD的關(guān)系式,并通過(guò)測量△fD可以得到振動(dòng)速度V的量值。
激光多普勒技術(shù)具有測量精度高,空間分辨力高,動(dòng)態(tài)響應快,非接觸測量的特點(diǎn),適用于高溫、高壓、高速、放射等特殊環(huán)境中,應用范圍廣泛。但也存在一定的缺陷,受被測體表面情況影響較大,另外光學(xué)測量頭的性能也會(huì )影響測量精度。
3 改善激光測振精度的關(guān)鍵問(wèn)題
在激光測振的過(guò)程中,對測量精度造成影響的外界因素有:激光束匯聚點(diǎn)離焦;測量系統的機械穩定性;激光束本身的強度分布;被測物體的表面效應等。面對振動(dòng)測量的低頻、高精度測量要求,必須提高激光測振儀的測量精度。改善激光測振精度的關(guān)鍵問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面:
(1)穩定激光的工作環(huán)境。保證系統有一個(gè)好的工作環(huán)境,特別是從保證激光頻率穩定角度出發(fā),要保證系統工作環(huán)境的溫度相對穩定。
(2)光路的設計、安裝、調試。良好的光路設計、可以提高測量的精度,減少因光引起的測量誤差。通過(guò)正確的安裝、調試,減少因此引起的校準誤差。
(3)光電轉換接收。通過(guò)對光電倍增管頻響的分析,對接收到的干涉條紋產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理,降低對光電信號的影響和電路系統的噪聲,提高計數的準確性。
(4)良好的隔振措施。在分析外界振動(dòng)對系統影響的基礎上,對系統進(jìn)行適當的隔振,以降低外界振動(dòng)對測量精度的影響。
(5)研究新的測量方法,研究多種技術(shù)的綜合應用,降低成本,實(shí)現儀器化測振系統,開(kāi)拓新的應用領(lǐng)域。
4 結 語(yǔ)
通過(guò)在激光測振技術(shù)研究的工作中發(fā)現,目前激光測振技術(shù)理論上的方法雖多,但在工程應用中較少,主要原因是干涉條紋計數的精確度、隔振系統性能、被測物體表面效應、光的漫反射等影響。因此,使用電子分頻和光學(xué)細分等方法對干涉條紋進(jìn)行細分;研究設計精確的隔振系統;運用快速發(fā)展的信號處理技術(shù)和光學(xué)儀器技術(shù)提高光電轉換的信噪比,克服表面效應和漫反射效應的影響是今后的主要研究方向。
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