一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102564564A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102564564A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201210062212.3(22)申请日2012.03.09(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人荆振国邢传奇(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人侯明远(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统(57)摘要一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，属于光纤传感技术领域。其特征是该系统依次通过窄带光源、耦合器、非平衡迈克尔逊光纤干涉仪，其中一路经光纤自聚焦透镜垂直照射到物体表面后返回耦合进光纤，另一路经参考臂光纤末端的反射装置返回，两路光再通过耦合器、光电探测器(PD)、数据处理模块，同时数据处理模块生成载波控制干涉臂上的相位调制器，最终利用基于反正切(ARCTAN)计算的相位生成载波(PGC)相位解调技术得出结果。本发明的效果和益处是采用迈克尔逊光纤干涉仪与基于反正切计算的相位生成载波相位解调技术的结合，具有高灵敏度、良好的响应以及不受光强及可见度漂移因素的影响，能实现非接触微振动的在线测量。CN102564ACN102564564A权利要求书1/1页1.一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征是依次通过窄带光源、耦合器、非平衡迈克尔逊光纤干涉仪两臂，其中一路经光纤自聚焦透镜垂直照射到振动物体表面后返回到自聚焦透镜并耦合进光纤，另一路经光纤末端的反射装置返回，两路光再通过耦合器并发生干涉，干涉信号由光电探测器(PD)转换为电信号并输出，最后通过数据处理模块，同时数据处理模块生成载波信号控制相位调制器，对参考臂光纤进行相位调制，最终利用基于反正切(ARCTAN)计算的相位生成载波(PGC)相位解调技术，由数据处理模块进行信号处理，得出解调结果。2.根据权利要求1所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于采用非平衡迈克尔逊光纤干涉仪与基于ARCTAN的PGC相位解调技术的结合。3.根据权利要求1所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于测量传感头采用尾纤式自聚焦透镜出射平行光，经被测物体表面垂直反射后再通过自聚焦透镜耦合进光纤。4.根据权利要求1所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于所述的光纤末端的反射装置采用在光纤末端的切面上镀膜形成反射镜、尾纤式自聚焦透镜与反射镜形成的反射回路或光纤环形镜(FLM)。5.根据权利要求1所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于数据处理模块包括模数转换(ADC)模块、数模转换(DAC)模块、信号发生模块和信号处理模块。6.根据权利要求1所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于所述的数据处理模块生成载波信号对参考臂光纤进行相位调制方法采用由数据处理模块生成载波直接加载在缠绕在参考臂上的压电陶瓷(PZT)、电光调制器或声光调制器上；或者由信号发生器生成载波信号加载在缠绕在参考臂上的压电陶瓷、电光调制器或声光调制器上，同时数据处理模块采集信号发生器的输出信号。7.根据权利要求1所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于所述的基于反正切(ARCTAN)计算的相位生成载波(PGC)相位解调是将数据处理模块采集到的干涉信号分别与一倍频载波和二倍频载波相乘，输出信号分解为两个正交分量，然后通过低通滤波器、除法器、反正切计算、值域扩展，得出相位解调结果。8.根据权利要求7所述的一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统，其特征在于所述的值域扩展是将反正切运算的输出由跳跃检测模块检测两相邻时刻的Φ值之差，利用检测的结果对Φ进行校正，最后通过高通滤波器得到在较大的信号和温漂范围内得到无失真的相位信号解调输出。2CN102564564A说明书1/3页一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统技术领域[0001]本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种基于非平衡迈克尔逊光纤干涉仪的非接触微振动测量系统。背景技术[0002]早期利用迈克尔逊干涉原理测量的系统采用透镜形式，因其体积大、不便于操作而逐渐被光纤迈克尔逊干涉仪取代。干涉型传感器具有很高的灵敏度和精度，而干涉信号的解调精度直接影响着干涉型传感器的检测精度。现有的解调方案采用干涉条纹计数的方法来计算干涉相位的变化，再根据相位变化与测量臂光程的变化还原