一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构.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CN110044462A(43)申请公布日2019.07.23(21)申请号201910358973.5(22)申请日2019.04.29(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人王旭葆王宏超邓培张洪曼(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构(57)摘要本发明公开了一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，激光器发出光，经分束器分光分别进入AOM和参考透镜组，信号光经AOM产生40MHz移频信号后再经过直角转折棱镜和转折棱镜后到发射透镜组，由发射透镜组发射到检测物体上，检测物体返还光再经过透镜组到接收透镜，之后经过滤光片除去杂散光后进入分光棱镜，与经过参考透镜的参考光在其输出端形成干涉信号，对干涉信号利用接收透镜进行处理后进入探测器，把干涉光信号转换为电信号输出；通过对系统光学结构进行设计，在满足接收与发射同轴的前提下，利用了发射与接收分体光路，从而消除了传统收发一体光学天线带来的因光学天线镜面反射所来到的同频噪声干扰，可以极大地提高系统的信噪比。CN110044462ACN110044462A权利要求书1/1页1.一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：激光器输出端连接分束器(2)的输入端；分束器(2)与激光器(1)的输出相连，其一输出端与AOM3的光学输出端连接，另一输出端与参考透镜组(4)连接，AOM3输出端连接到发射透镜组(5)的输入端，发射透镜组(5)的输出端与转折棱镜(6)输入相连，转折棱镜(6)输出与转折棱镜(7)输入相连接，转折棱镜(7)与发射棱镜组(8)连接，信号光通过发射透镜组照射到物体上，从物体上返回来的激光通过发射棱镜组(8)进入光学系统，发射棱镜组(8)输出与接收透镜(9)的输入连接，接收透镜(9)的输出与滤光片(10)的输入连接，滤光片(10)的输出与分光棱镜(11)的一个输出端连接，分光棱镜(11)的另外一端与参考透镜组(4)的输出端连接，分光棱镜(11)的输出端与接收透镜(12)输入连接，接收透镜(12)的输出端与探测器(13)的输入连接。2.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述激光器为窄线宽保偏及稳频激光器，线宽小于1KHz，波长为1550nm。3.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述分束器(2)分光比为10：1，进入AOM3的光功率大于进入参考透镜组(4)的光功率。4.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述AOM3的调制移频频率为40MHz。5.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述转折棱镜(6)和转折棱镜(7)均为直角棱镜，且均镀有1550nm增反膜。6.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述发射棱镜组(8)为长焦凸透镜，且镀有1550nm增透膜。7.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述接收透镜(9)位凹透镜，该透镜镀有1550nm增透膜，通过该透镜后接收的信号光变为平行光。8.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述滤光片的带宽为5nm，中心波长为1550nm。9.根据权利要求1所述的一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构，其特征在于：所述分光棱镜(11)的光透光率与反光率比为10：1。2CN110044462A说明书1/3页一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构技术领域[0001]本发明涉及一种光学结构装置，尤其涉及一种激光外差干涉多普勒振动测量光学结构。背景技术[0002]振动检测技术目前应用越来越广泛，而且要求越来越高，而在非接触振动测量方面发展尤其迅速，而激光外差干涉多普勒是其中精度和灵敏度多极高的非接触振动检测手段，然而，在激光外差干涉多普勒振动测量中，系统噪声极大的影响了系统工作距离和精度，如在外差干涉系统中通常采用PawelR等在laserdopplervibrometrywithacoustoopticfrequencyshift报道中的外差结构，如图1所示，其所得的外差信号为：[0003][0004]其中I为该点光强，a1和b1分别为信号光和参考光的振幅，I0和I1分别为信号光和参考光光强，△f为参考光与信号光的频率差，t为时间，为振动引起的相位差。[0005]同时，ZL201280019979.6也采用了图1所