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        激光干涉原理在振動測量中的應用

        作者: 時間:2009-12-23 來源:網絡 收藏

        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的運動物體,且能反射光波,當波源和接收器保持相對靜止時,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,在無限小的時間間隔δt中,假定P移動到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;PP'為無限小;λ和λ是散射前后的波長。式(6)可表示為:

        本文引用地址:http://www.104case.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的關系式,并通過測量△fD可以得到振動速度V的量值。
        激光多普勒技術具有測量精度高,空間分辨力高,動態響應快,非接觸測量的特點,適用于高溫、高壓、高速、放射等特殊環境中,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,另外光學測量頭的性能也會影響測量精度。


        3 改善激光測振精度的關鍵問題
        在激光測振的過程中,對測量精度造成影響的外界因素有:激光束匯聚點離焦;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鍵問題主要有以下幾個方面:
        (1)穩定激光的工作環境。保證系統有一個好的工作環境,特別是從保證激光頻率穩定角度出發,要保證系統工作環境的溫度相對穩定。
        (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。通過對光電倍增管頻響的分析,對接收到的干涉條紋產生的電信號進行處理,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。在分析外界振動對系統影響的基礎上,對系統進行適當的隔振,以降低外界振動對測量精度的影響。
        (5)研究新的測量方法,研究多種技術的綜合應用,降低成本,實現儀器化測振系統,開拓新的應用領域。


        4 結 語
        通過在激光測振技術研究的工作中發現,目前激光測振技術理論上的方法雖多,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細分等方法對干涉條紋進行細分;研究設計精確的隔振系統;運用快速發展的信號處理技術和光學儀器技術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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