激光干涉原理在振動(dòng)測(cè)量中的應(yīng)用
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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(yùn)動(dòng)物體，且能反射光波，當(dāng)波源和接收器保持相對(duì)靜止時(shí)，假設(shè)n是沿從光源到接收者光路上的波數(shù)或周期數(shù)，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(shù)將減少為：
式中：PN和PN'分別是向SP和PO作的垂線；PP'為無(wú)限?。沪撕挺耸巧⑸淝昂蟮牟ㄩL(zhǎng)。式(6)可表示為：本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195568.htm
在一般情況下，不需要區(qū)分λ和λ，這樣就得到一級(jí)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，也稱多普勒頻率。由式(10)中被測(cè)物體速度V和多普勒頻移△fD的關(guān)系式，并通過(guò)測(cè)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(cè)量精度高，空間分辨力高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，非接觸測(cè)量的特點(diǎn)，適用于高溫、高壓、高速、放射等特殊環(huán)境中，應(yīng)用范圍廣泛。但也存在一定的缺陷，受被測(cè)體表面情況影響較大，另外光學(xué)測(cè)量頭的性能也會(huì)影響測(cè)量精度。
3 改善激光測(cè)振精度的關(guān)鍵問(wèn)題
在激光測(cè)振的過(guò)程中，對(duì)測(cè)量精度造成影響的外界因素有：激光束匯聚點(diǎn)離焦；測(cè)量系統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定性；激光束本身的強(qiáng)度分布；被測(cè)物體的表面效應(yīng)等。面對(duì)振動(dòng)測(cè)量的低頻、高精度測(cè)量要求，必須提高激光測(cè)振儀的測(cè)量精度。改善激光測(cè)振精度的關(guān)鍵問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：
(1)穩(wěn)定激光的工作環(huán)境。保證系統(tǒng)有一個(gè)好的工作環(huán)境，特別是從保證激光頻率穩(wěn)定角度出發(fā)，要保證系統(tǒng)工作環(huán)境的溫度相對(duì)穩(wěn)定。
(2)光路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試。良好的光路設(shè)計(jì)、可以提高測(cè)量的精度，減少因光引起的測(cè)量誤差。通過(guò)正確的安裝、調(diào)試，減少因此引起的校準(zhǔn)誤差。
(3)光電轉(zhuǎn)換接收。通過(guò)對(duì)光電倍增管頻響的分析，對(duì)接收到的干涉條紋產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行處理，降低對(duì)光電信號(hào)的影響和電路系統(tǒng)的噪聲，提高計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。
(4)良好的隔振措施。在分析外界振動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母粽瘢越档屯饨缯駝?dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。
(5)研究新的測(cè)量方法，研究多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，降低成本，實(shí)現(xiàn)儀器化測(cè)振系統(tǒng)，開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。
4 結(jié) 語(yǔ)
通過(guò)在激光測(cè)振技術(shù)研究的工作中發(fā)現(xiàn)，目前激光測(cè)振技術(shù)理論上的方法雖多，但在工程應(yīng)用中較少，主要原因是干涉條紋計(jì)數(shù)的精確度、隔振系統(tǒng)性能、被測(cè)物體表面效應(yīng)、光的漫反射等影響。因此，使用電子分頻和光學(xué)細(xì)分等方法對(duì)干涉條紋進(jìn)行細(xì)分；研究設(shè)計(jì)精確的隔振系統(tǒng)；運(yùn)用快速發(fā)展的信號(hào)處理技術(shù)和光學(xué)儀器技術(shù)提高光電轉(zhuǎn)換的信噪比，克服表面效應(yīng)和漫反射效應(yīng)的影響是今后的主要研究方向。
評(píng)論