[发明专利]一种用于振动检测的调制解调系统及方法

权利要求书

1.一种用于振动检测的调制解调系统，其特征在于，该系统包括振动测量的光路系统部分和后期振动信号解调部分，利用该振动测量的光路系统部分中的PZT驱动电源对PZT产生的固定角频率ω₀振动，从而实现对参考光进行相位调制，调制后的参考光与载有振动信息的信号光发生拍频，通过该后期振动信号解调部分对拍频信号的解调来检测物体表面的微小振动。

2.根据权利要求1所述的用于振动检测的调制解调系统，其特征在于，所述振动测量的光路系统部分包括He-Ne激光器(1)、分光棱镜(2)、全反射镜(3)、PZT(4)、光学天线(5)、振动物体(6)、PZT驱动电源(7)和光电探测器(8)，其中：

He-Ne激光器(1)发射出激光经过分光棱镜(2)变成两束激光，其中透过分光棱镜(2)的一路为信号光，该信号光经过光学天线(5)照射到振动物体(6)上，经由振动物体(6)反射被光学天线(5)接收，最后到达分光棱镜(2)；而另一路被分光棱镜(2)反射的为参考光，该参考光到达全反射镜(3)，全反射镜(3)被PZT(4)进行了固定相位调制，经由PZT(4)调制全反射镜(3)进行反射参考光，到达分光棱镜(2)，此时参考光与信号光在分光棱镜(2)处发生了干涉并被光电探测器(8)接收，最终得到振动测量的电信号。

3.根据权利要求2所述的用于振动检测的调制解调系统，其特征在于，所述PZT(4)作为相位调制器用于进行相位调制，产生固定的相位变化，PZT驱动电源(7)给PZT(4)一个角频率ω₀的驱动信号，使PZT(4)发生固定频率ω₀振动，使其对参考光进行相位调制，最终与信号光发生光拍干涉。

4.根据权利要求2所述的用于振动检测的调制解调系统，其特征在于，所述光电探测器(8)为APD。

5.根据权利要求1所述的用于振动检测的调制解调系统，其特征在于，所述后期振动信号解调部分包括第一混频器(24)、第二混频器(25)、第一乘法器(30)、第二乘法器(31)、减法器(32)、第一低通滤波器(26)、第二低通滤波器(27)、第一微分处理器(28)、第二微分处理器(29)、积分处理器(33)、高通滤波器(34)、本振信号(21)、第一混频信号(22)和第二混频信号(23)，其中：

本振信号(21)分为两路：一路与第一混频信号(22)Gcos(ω₀t)经第一混频器(24)混频后经过第一低通滤波器(26)后又分成两部分，其中一部分到达第二乘法器(31)，另一部分经由第一微分处理器(28)处理后到达第一乘法器(30)；

本振信号(21)分出的另一路与第二混频信号(23)Hcos(2ω₀t)经第二混频器(25)发生混频后通过第二低通滤波器(27)后也变为两路一路到达第一乘法器(30)，另一路经第二微分处理器(29)处理后到达第二乘法器(31)；

在第一乘法器(30)处的信号与在第二乘法器(31)处的信号在减法器(32)处相减后经积分处理器(33)作用后通过高通滤波器(34)最终振动信号(35)被解调出来。

6.一种用于振动检测的调制解调方法，该方法应用于权利要求1所述的用于振动检测的调制解调系统，其特征在于，该方法利用PZT驱动电源对PZT产生的固定角频率ω₀振动从而实现对参考光进行相位调制，调制后的参考光与载有振动信息的信号光发生拍频，通过对拍频信号的解调来检测物体表面的微小振动。

7.根据权利要求6所述的用于振动检测的调制解调方法，其特征在于，所述振动测量的光路系统部分包括He-Ne激光器(1)、分光棱镜(2)、全反射镜(3)、PZT(4)、光学天线(5)、振动物体(6)、PZT驱动电源(7)和光电探测器(8)，其中：

He-Ne激光器(1)发射出激光经过分光棱镜(2)变成两束激光，其中透过分光棱镜(2)的一路为信号光，该信号光经过光学天线(5)照射到振动物体(6)上，经由振动物体(6)反射被光学天线(5)接收，最后到达分光棱镜(2)；而另一路被分光棱镜(2)反射的为参考光，该参考光到达全反射镜(3)，全反射镜(3)被PZT(4)进行了固定相位调制，经由PZT(4)调制全反射镜(3)进行反射参考光，到达分光棱镜(2)，此时参考光与信号光在分光棱镜(2)处发生了干涉并被光电探测器(8)接收，最终得到电信号。

8.根据权利要求6所述的用于振动检测的调制解调方法，其特征在于，所述后期振动信号解调部分包括第一混频器(24)、第二混频器(25)、第一乘法器(30)、第二乘法器(31)、减法器(32)、第一低通滤波器(26)、第二低通滤波器(27)、第一微分处理器(28)、第二微分处理器(29)、积分处理器(33)、高通滤波器(34)、本振信号(21)、第一混频信号(22)和第二混频信号(23)，其中：

本振信号(21)分为两路：一路与第一混频信号(22)Gcos(ω₀t)经第一混频器(24)混频后经过第一低通滤波器(26)后又分成两部分，其中一部分到达第二乘法器(31)，另一部分经由第一微分处理器(28)处理后到达第一乘法器(30)；

本振信号(21)分出的另一路与第二混频信号(23)Hcos(2ω₀t)经第二混频器(25)发生混频后通过第二低通滤波器(27)后也变为两路一路到达第一乘法器(30)，另一路经第二微分处理器(29)处理后到达第二乘法器(31)；

在第一乘法器(30)处的信号与在第二乘法器(31)处的信号在减法器(32)处相减后经积分处理器(33)作用后通过高通滤波器(34)最终振动信号(35)被解调出来。