振动测量用的激光多普勒测振仪

　　振动的测量、分析和控制一直作为重点技术在开发在电子仪器、汽车、半导体制造设备、精密操作机械上’气测振对象小而轻，或是旋转物时，就需要使少}]非接触式测振仪。已研制出的非接触型传感器有静电电容型、电涡流型和光学式等几种，其中，激光多普勒传感器是一种很有特色的传感器，对检测振幅微小的高频振动很有效它川在非接触测量中，利用了多普勒效应。激光多普勒测振仪的频率响应范围大，动态范围宽，被测物体的动态特性不受影响，具有许多优点。

　　一、测量原理

　　激光多普勒测振仪简化了测量系统，是将激光束照射在被测物体上，山于产生了多普勒效应，反射光的频率随着物体振动速度而发’!几偏移。这个反射光与参考光在同一空间位置上发生干涉，两束光的频率差就是所产生的拍频。通过O/E转换对这束脉冲光进行频率检波，检出物体振动的速度和频率成分，因而它是一种非接触振动传感器。

　　图l是该激光多普勒测振仪的方框图。该仪器由AT3010和AT3】00组成，AT3010是将激光束照在振动物体上，然后将反射光会聚，进行O/E转换的装置;AT3100是速度解调装置。

   激光源是连续波Zmw的He一Ne　激光振荡器输出的激光束，通过BS，(光分束器)分成二束，一束输出照射在振动物体上，另一束用作参考光，输出的光通过M.1(反射镜)和M:调整光轴，透过BS₂，再穿过透镜，集中照射在振动物体上。

频率为fr的激光束照射在振动速度为v的物体表面l_，由于产生了多普勒效应，则反射光的频率f_r为：

　　在BSI分出一束参考光是为了检出振动的方l即胜。在参考光程中设置了AOM布拉格盒，其驱动频率为80MHz，这样，参考光发生了频移，然后经BS:调整光轴，照在APD光电

　　二极管上。

　　(1)式中的多普勒频移反射光通过透镜会聚光线，经BSZ、M3调整光轴。这束光在APD上与已频移的参考光重叠，发生干涉。反射光频率fr为:

　　多普勒频移反射光与参考光棍频成的脉冲光经过O/E转换，再通过速度解调回路(F/V转换回路)进行解调，就可检测出‘fd的大小和与之成比例的速度信号。

　　二、测量范围及精度

　　该激光多普勒测振仪仁要的性能参数有:测量速度、响应频率、测量距离。仪器的测速范围为35一70cm/s，响应频率为0.5一50KHz，测量距离是120一500mm(使用显微尼科尔偏光镜时)。振动物体以角频率。，作简谐振动、振动物体表面速度:

　　三、特点

　　该仪器的主要特点是: