便攜式激光測振儀原理

2022年12月09日 13:43:59人氣：963來源：南京光聲超構(gòu)材料研究院有限公司

　　便攜式激光測振儀原理

　　便攜式激光測振儀是獲得位移和速度分辨率的較好方法。它實(shí)現(xiàn)了皮米級幅度分辨率、高線性度，并確保了在很高頻范圍內(nèi)(目前超過1GHz)的幅度一致性。這些產(chǎn)品特性可以不受測量距離的影響，因此我們無論是近距顯微測試結(jié)果還是超遠(yuǎn)距離進(jìn)行測試都適用該原理。該系統(tǒng)使用激光作為檢測方法，沒有額外的質(zhì)量效應(yīng)，并且是非侵入性的，可以對極小和極輕的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量。這種技術(shù)優(yōu)勢與堅(jiān)固的設(shè)計(jì)相結(jié)合，使其成為實(shí)驗(yàn)室或戶外應(yīng)用的理想選擇。

　　便攜式激光測振儀多普勒效應(yīng)：

　　如果波被移動物體反射并被儀器檢測到，則測得的頻移可以描述為：

　　fD = 2 v/λ式中，V是物體的速度，λ是入射波的波長。相反，為了能夠確定一個(gè)物體的速度，頻移(多普勒)需要在一個(gè)已知的波長上測量，這就是 LDV 中的激光干涉儀所做的。

　　便攜式激光測振儀光干擾：

　　激光多普勒測振儀基于光學(xué)干涉，即本質(zhì)上需要兩個(gè)具有各自強(qiáng)度 I1 和 I2 的相干光束的疊加。兩束光束的總強(qiáng)度不是單個(gè)強(qiáng)度的簡單總和，而是根據(jù)以下公式獲得：

　　Itot=I1+I2+2√(I1 I2)cos[2π(r1-r2)/λ].

　　干涉項(xiàng)與兩個(gè)光束之間的路徑差有關(guān)。如果一個(gè)差值是光波長的整數(shù)倍，則總強(qiáng)度是單個(gè)光強(qiáng)度的四倍。

　　便攜式激光測振儀：分束器(bs1)將激光束分成參考光束和測量光束。在通過自己第2個(gè)分束器 (BS2) 后，測量控制光束會聚焦到樣品上并反射。反射光束被BS2向下偏轉(zhuǎn)，然后在檢測器上與參考光束組合。

　　由于參考光束的光路是恒定的 (r2 = const.)(干涉儀上的熱效應(yīng)可以忽略不計(jì))，樣品進(jìn)行移動 (r1 = r(t)) 在檢測器工作上會影響產(chǎn)生亮/暗條紋，即 A典型的干擾方法。檢測器上的全亮/暗周期性條紋恰好對應(yīng)于所用激光波長一半的位移量。這對應(yīng)于 He-Ne 激光器的 316 nm 偏移，He-Ne 激光器通常用于便攜式激光測振儀中。

　　單位時(shí)間內(nèi)光路的變化是被測光束的多普勒頻移。在計(jì)量學(xué)中，這意味著多普勒頻移與樣品進(jìn)行振動分析速度發(fā)展成正比。由于物體遠(yuǎn)離干涉儀的運(yùn)動與物體向干涉儀的運(yùn)動產(chǎn)生相同的明暗條紋(和調(diào)制頻率)，因此設(shè)置并不能明確物體移動的方向。鑒于此，在參考光束中放置了一個(gè)典型光學(xué)頻移為 40 MHz 的聲光調(diào)制器(為了比較，激光頻率為 4.74 × 1014 Hz)。當(dāng)采樣穩(wěn)定時(shí)，將產(chǎn)生40MHz的典型干擾調(diào)制頻率。因此，隨著環(huán)境樣品向干涉儀移動，調(diào)制信號頻率可以增加;隨著研究樣品遠(yuǎn)離干涉儀，探測器接收到的頻率明顯小于 40MHz。這意味著現(xiàn)在不僅可以準(zhǔn)確檢測光程長度，還可以準(zhǔn)確檢測運(yùn)動方向。

關(guān)鍵詞：探測器激光干涉儀

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