漫反射式零差正交激光測(cè)振儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，屬于計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域。本漫反射式零差正交激光測(cè)振儀包括激光器、參考光路組件、測(cè)量光路組件和測(cè)振組件；所述參考光路組件包括依次設(shè)置的第一反射鏡、第一波片和第二反射鏡；所述測(cè)量光路組件包括依次設(shè)置的偏振片、分光棱鏡、第二波片和聚焦透鏡；所述測(cè)振組件包括偏振分光棱鏡、第一光電接收器、第二光電接收器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)采集模塊和解算模塊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】漫反射式零差正交激光測(cè)振儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域，具體涉及漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，用于直線振 動(dòng)絕對(duì)法計(jì)量校準(zhǔn)，以及其他方面的高精度振動(dòng)絕對(duì)法測(cè)量，如振動(dòng)基、標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)測(cè)量，以 及其他行業(yè)高精度振動(dòng)測(cè)量，如地震、航空、航天、建筑、電力等行業(yè)。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的零差激光干涉儀測(cè)量精度高，但是對(duì)光路和測(cè)量環(huán)境要求比較嚴(yán)格，測(cè)量 光的返回是靠平面鏡或者立體棱鏡，光路都必須嚴(yán)格的按原路返回，才能保證良好的干涉 效果，安裝調(diào)試比較麻煩，被測(cè)對(duì)象如有較大的橫向運(yùn)動(dòng)，或相對(duì)位置發(fā)生移動(dòng)，測(cè)量時(shí)會(huì) 出現(xiàn)光路干涉效果不佳或者不能干涉，導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定乃至不能進(jìn)行測(cè)量的結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種漫反射式零差正交 激光測(cè)振儀，為調(diào)整容易，使用過(guò)程穩(wěn)定，受被測(cè)物體橫向運(yùn)動(dòng)影響小，對(duì)被測(cè)環(huán)境要求不 高的絕對(duì)法高精度零差激光測(cè)振儀器。
[0004] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，包括激光器、參考光路組件、測(cè)量光路組件和 測(cè)振組件；
[0006] 所述參考光路組件包括依次設(shè)置的第一平面鏡、第一波片和第二平面鏡；
[0007] 所述測(cè)量光路組件包括依次設(shè)置的偏振片、分光棱鏡、第二波片和聚焦透鏡；
[0008] 所述測(cè)振組件包括偏振分光棱鏡、第一光電接收器、第二光電接收器、信號(hào)處理電 路、數(shù)據(jù)采集模塊和解算模塊。
[0009] 所述激光器發(fā)射出的激光經(jīng)過(guò)偏振片形成偏振光，所述偏振光被所述分光棱鏡分 成兩束激光，分別為測(cè)量光和參考光；
[0010] 其中所述測(cè)量光經(jīng)過(guò)第二波片和聚焦透鏡后聚焦形成強(qiáng)光斑，照射在被測(cè)振動(dòng)對(duì) 象上，并且形成漫反射，漫反射光通過(guò)所述聚焦透鏡后匯聚成返回的測(cè)量光；
[0011] 所述參考光經(jīng)過(guò)第一平面鏡、第一波片和第二平面鏡后再按原路返回形成返回的 參考光；
[0012] 所述返回的測(cè)量光再次經(jīng)過(guò)第二波片后與所述返回的參考光進(jìn)行干涉形成干涉 光；
[0013] 所述干涉光經(jīng)過(guò)所述偏振分光棱鏡后分成兩個(gè)不同偏振方向的干涉光，兩個(gè)干 涉光分別進(jìn)入第一光電接收器和第二光電接收器，形成兩路正交的電路信號(hào)ujti)和 u2(ti);
[0014] 電路信號(hào)!!"、）和112(&)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理后被數(shù)據(jù)采集模塊采集后進(jìn)入解 算模塊進(jìn)行計(jì)算，得到振動(dòng)加速度、速度和位移、傳感器幅值靈敏度和相移。
[0015] 所述第一波片和第二波片均采用1/4波片。
[0016] 所述信號(hào)處理電路包括依次設(shè)置的濾波電路、調(diào)零電路和放大電路。
[0017] 所述濾波電路采用9階低通濾波電路。
[0018] 所述解算模塊根據(jù)電路信號(hào)Ul(ti)和112(&)進(jìn)行下面的計(jì)算：
[0019] 計(jì)算調(diào)相值序列

【權(quán)利要求】
1. 漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，其特征在于：所述漫反射式零差正交激光測(cè)振儀包 括激光器、參考光路組件、測(cè)量光路組件和測(cè)振組件； 所述參考光路組件包括依次設(shè)置的第一平面鏡、第一波片和第二平面鏡； 所述測(cè)量光路組件包括依次設(shè)置的偏振片、分光棱鏡、第二波片和聚焦透鏡； 所述測(cè)振組件包括偏振分光棱鏡、第一光電接收器、第二光電接收器、信號(hào)處理電路、 數(shù)據(jù)采集模塊和解算模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，其特征在于：所述激光器發(fā) 射出的激光經(jīng)過(guò)偏振片形成偏振光，所述偏振光被所述分光棱鏡分成兩束激光，分別為測(cè) 量光和參考光； 其中所述測(cè)量光經(jīng)過(guò)第二波片和聚焦透鏡后聚焦形成強(qiáng)光斑，照射在被測(cè)振動(dòng)對(duì)象 上，并且形成漫反射，漫反射光通過(guò)所述聚焦透鏡后匯聚成返回的測(cè)量光； 所述參考光經(jīng)過(guò)第一平面鏡、第一波片和第二平面鏡后再按原路返回形成返回的參考 光； 所述返回的測(cè)量光再次經(jīng)過(guò)第二波片后與所述返回的參考光進(jìn)行干涉形成干涉光； 所述干涉光經(jīng)過(guò)所述偏振分光棱鏡后分成兩個(gè)不同偏振方向的干涉光，兩個(gè)干涉光分 別進(jìn)入第一光電接收器和第二光電接收器，形成兩路正交的電路信號(hào)ujti)和11 2(&); 電路信號(hào)!!"、）和112(&)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理后被數(shù)據(jù)采集模塊采集后進(jìn)入解算模 塊進(jìn)行計(jì)算。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，其特征在于：所述第一波片 和第二波片均采用1/4波片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，其特征在于：所述信號(hào)處理 電路包括依次設(shè)置的濾波電路、調(diào)零電路和放大電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，其特征在于：所述濾波電路 采用9階低通濾波電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的漫反射式零差正交激光測(cè)振儀，其特征在于：所述解算模塊 根據(jù)電路信號(hào)ujti)和u2(ti)進(jìn)行下面的計(jì)算： 計(jì)算調(diào)相值序列

信號(hào)模型如下：
式中：i = 0，l，2，……N;
為相位調(diào)制項(xiàng)幅值；
C為 常數(shù)；ω為振動(dòng)角頻率，ω = 2 π f，f是振動(dòng)頻率；
為位移的初相位角； 通過(guò)（1)式得到一個(gè)確定的值，然后將此確定值代入（2)式，使用最小二乘法，通過(guò)解 N+1個(gè)方程計(jì)算得出A、B、C的值，然后利用（3)式和（4)式計(jì)算得到相位調(diào)制相幅值
和 位移的初相位角
：
利用（5)式和（6)式計(jì)算得到振動(dòng)加速度幅值a和初相位角
：
【文檔編號(hào)】G01H9/00GK104061998SQ201410312523
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】劉愛(ài)東, 于梅, 馬明德 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院