一种外差式激光干涉角振动测量方法

摘要

本发明涉及一种外差式激光干涉角振动测量装置及方法，属于光电测量技术领域。该装置包括偏振激光器（1）、分光镜（2）、第一直角棱镜（3）、声光调制器（4）、第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、第二直角棱镜（7）、第三反射镜（8）、第四反射镜（9）、光栅（10）、物镜（12）、第五反射镜（13）、第六反射镜（14），光电转换器（15）、数据采集系统（16）、计算机（17）。采用本发明实现的一种外差式激光干涉角振动测量方法及装置，其特征在其使用小于一个载波周期的模型段对低信噪比、非平稳角振动激光多普勒信号波形进行数字化频率解调，进而获得角振动速度波形和角振动加速度波形。

主权项

一种外差式激光干涉角振动测量方法，其特征在于具体方法为：使用外差式激光干涉角振动测量装置获得频率已经平移到无线电频率范围的角振动激光多普勒信号波形；使用波形数据采集系统采集角振动激光多普勒信号波形数据序列；使用希尔伯特变换时频分析测量方法获得频率解调波形序列：做为角振动激光多普勒信号波形的解调波形输出，即是实际的角振动波形输出；按照式(2)计算获得角速度序列值按照式(3)计算获得角加速度序列值所述的外差式激光干涉角振动测量装置，包括偏振激光器(1)、分光镜(2)、第一直角棱镜(3)、声光调制器(4)、第一反射镜(5)、第二反射镜(6)、第二直角棱镜(7)、第三反射镜(8)、第四反射镜(9)、光栅(10)、物镜(12)、第五反射镜(13)、第六反射镜(14)，光电转换器(15)、数据采集系统(16)、计算机(17)；偏振激光器(1)发出激光束，经分光镜(2)分光后形成两路，一路经第一直角棱镜(3)反射后，进入声光调制器(4)频率被平移f_c，然后经第一反射镜(5)、第二反射镜(6)反射后入射到光栅(10)，经光栅(10)产生的±1级反射光束会聚到物镜(12)与另一路光合束干涉；另一路经第二直角棱镜(7)、第三反射镜(8)、第四反射镜(9)反射后入射到光栅(10)，经光栅(10)产生的±1级反射光束会聚到物镜(12)与前一路光合束干涉，产生需要的激光干涉信号；干涉信号最后经第五反射镜(13)、第六反射镜(14)反射后注入光电转换器(15)，被数据采集系统(16)采集，用计算机(17)计算获得角速度波形序列和角加速度波形序列；所述的式(2)为角运动的角速度ω(t)与多普勒频移Δf(t)之间的关系：$\omega \left(t\right)=\frac{v\left(t\right)}{R}---\left(2\right)$式中，R为测量点距角振动台轴心的半径，单位m；运动线速度v(t)与多普勒频移Δf(t)之间的关系为：$v\left(t\right)=\frac{d}{|m_1-m_2|}\mathrm{\Delta f}\left(t\right)---\left(1\right)$式中，d为光栅常数，单位m；m₁、m₂为两路干涉光束所对应的光栅衍射级；Δf(t)为对应于上述频率解调波形序列单位Hz；所述的式(3)为角运动的角加速度值a(t)为：$a\left(t\right)=\frac{\mathrm{d\omega }\left(t\right)}{\mathrm{dt}}---\left(3\right).$