一种外差式激光多普勒振动测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113701871A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202110614388.4(22)申请日2021.06.02(71)申请人公安部第一研究所地址100044北京市海淀区首都体育馆南路1号(72)发明人周郭飞宋大林覃波杨宏张晓娟赵金平牛建民(74)专利代理机构北京汲智翼成知识产权代理事务所(普通合伙)11381代理人陈曦贾兴昌(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种外差式激光多普勒振动测量装置(57)摘要本发明公开了一种外差式激光多普勒振动测量装置，包括：光前端模块，包括镜头和激光器，用于通过激光器产生激光，并将激光通过镜头发射到外部；子载波插入模块，连接在光前端模块和被测物体之间，包括带有反射镜的超声换能器，用于接收光前端模块经由镜头发射的激光，将激光反射到被测物体，并将被测物体漫反射回来的光再次反射回到镜头；其中，反射镜以预定频率和预定振幅振动，在振动测量光路上引入预定频率和预定振幅的光程变化。本发明能够提高调制信号的信噪比，在镜头口径和激光输出功率受限的条件下增加测量距离。CN113701871ACN113701871A权利要求书1/2页1.一种外差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于包括：光前端模块，包括镜头和激光器，用于通过激光器产生激光，并将所述激光通过所述镜头发射到外部；子载波插入模块，连接在所述光前端模块和被测物体之间，包括带有反射镜的超声换能器，用于接收所述光前端模块经由所述镜头发射的激光，将所述激光反射到所述被测物体，并将所述被测物体漫反射回来的光再次反射回到所述镜头；其中，所述反射镜以预定频率和预定振幅振动，在振动测量光路上引入预定频率和预定振幅的光程变化。2.如权利要求1所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于：所述超声换能器以预定频率带动所述反射镜一起振动。3.如权利要求2所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于所述子载波插入模块还包括超声信号源；所述超声信号源产生预定频率的电信号，将所述电信号输出到所述超声换能器，以便所述超声换能器将所述电信号转换为超声振动。4.如权利要求2所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于：所述反射镜和所述超声换能器刚性连接，与所述镜头轴线的夹角为45度。5.如权利要求1～4中任意一项所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于还包括：信号处理模块，与所述光前端模块连接，包括功分器、上边带滤波器、下边带滤波器和合路器；其中，所述功分器，用于接收所述光前端模块输出的中频信号，并将所述中频信号进行功率分配得到两路信号，所述两路信号中的一路信号流入所述上边带滤波器，另一路信号流入所述下边带滤波器；所述合路器，用于将所述上边带滤波器处理过的信号和所述下边带处理过的信号进行合并，并输入到下级处理模块。6.如权利要求5所述的外差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：所述信号处理模块还包括放大器、抗混叠滤波器、模数变换器和FPGA处理器；其中，所述放大器，用于对所述光前端模块输出的中频信号进行放大，并将放大后的中频信号输送到所述功分器；所述抗混叠滤波器，用于接收所述合路器输出的信号，并将所述输出的信号进行抗混叠滤波；所述模数变换器，用于接收所述抗混叠处理后的上下边带信号，并将所述抗混叠处理后的上下边带信号从模拟形式转换为数字形式；所述FPGA处理器，用于在数字域对上下边带信号进行解调以获取所述被测物体的振动参数。7.如权利要求1～4中任意一项所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于：所述光前端模块和所述子载波插入模块在结构上采用吸声或减振材料以避免超声信号被所述光前端模块拾取。8.如权利要求7所述的外差式激光多普勒振动测量装置，其特征在于：2CN113701871A权利要求书2/2页所述吸声或减振材料为橡胶皮垫。9.如权利要求1或2所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于：所述超声换能器为压电陶瓷换能器。10.如权利要求1或2所述的外差式多普勒振动测量装置，其特征在于：所述预定频率为50KHz～100KHz。3CN113701871A说明书1/7页一种外差式激光多普勒振动测量装置技术领域[0001]本发明涉及一种振动测量装置，尤其涉及一种外差式激光多普勒振动测量装置，属于光学精密测量技术领域。背景技术[0002]激光振动测量技术是一种非接触振动测量技术，因其具备精度高、灵敏度高、测量距离远等特点，日益受到各种高精测量领域的青睐，已经广泛应用于机械制造、航空航天、微细加工、建筑等领域。目前，基于激光振动测量的技术主要有：多普勒参考光振动测量技术、散斑法振动测量技术、莫尔条纹法、全息干涉法振动测量技术等。[0003]其