[发明专利]光学平台振动特性声光调制检测装置与检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种光学平台振动特性声光调制检测装置与方法。

背景技术

光学平台是一种大学和科研单位实验室普遍使用的基础性实验设施。在使用光学平台进行实验时，确切了解平台的固有频率和振动情况十分重要。目前常用光学干涉法检测光学平台振动特性，干涉仪器采用迈克尔逊仪、马赫-泽德干涉仪，测量原理是通过干涉条纹的变化频率确定平台的固有频率，通过干涉条纹变化幅度确定平台的振动振幅。但是，这些方法存在以下缺陷：

1抗干扰能力差：干涉图样的变化中，除了平台振动能够引起条纹变化外，空气的流动等环境因素同样会引起干涉条纹的变化；

2测量系统复杂：所用仪器属于干涉仪，干涉仪器结构复杂，光学元器件质量要求高。

3、调试难度大：测量时光学仪器光学元件多，元器件精度要求高，调试难度大。

4、测量中引起干涉条纹移动的直接原因是干涉仪两臂光程的相对差的变化。虽然平台台面的振动可以引起光程差的变化，但光程差的变化与台面振动并无明确的解析关系。显然研制一种抗干扰能力强，结构相对简单，测试方便且直接测量量与平台台面振动有明确关系的光学平台振动特性检测装置和方法具有一定的技术意义。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述测量仪器和设备的缺点，提供一种结构简单、操作方便、零部件少、测量结果直观的光学平台振动特性声光调制检测装置。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种使用光学平台振动特性声光调制检测装置检测光学平台固有频率的检测方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在与水槽联接的支架上左侧设置有激光器，激光器上设置有通过导线与计算机相连的CCD摄像头，激光器的激光出射方向上设置内装有水的水槽，水槽上设置有显示屏。本发明的水槽为两个无底的框架，该框架设置在被检测光学平台上表面构成连为一体的前水槽和后水槽，前水槽和后水槽内装有水，支架上激光器右侧光出射方向上设置有分束镜，支架上分束镜的透射光方向设置有分束反射镜，支架上分束镜的反射光方向上设置有前反射镜，分束反射镜反射光方向上设置有后反射镜，前水槽和后水槽的左侧上端中心线每一个反射镜的反射光方向上设置有1个光阑。

本发明的框架为矩形框架，该矩形框架用分隔板分隔成两个相同的正方形框架。

本发明的前水槽和后水槽内的水位高低不相同。

本发明的前水槽与后水槽内的水位差为40mm。

使用上述光学平台振动特性声光调制检测装置检测光学平台振动特性的检测方法，由下述步骤组成：

1、在前水槽、后水槽内分别注入蒸馏水，前水槽与后水槽的水位差为40mm。

2、分别调整前反射镜和后反射镜的角度至前反射镜和后反射镜的反射光通过光阑与分隔板平行，使前反射镜的反射激光束在前水槽水面上的入射点位于前水槽对角线相交的中心位置、反射激光束与前水槽内水面的入射角为88.5°，后反射镜的反射激光束在后水槽水面上的入射点位于后水槽对角线相交的中心位置、反射激光束与后水槽内水面的入射角为88.5°。

3、在分隔板右端延长线上距分隔板右端200mm光学平台的台面上，用质量为300g的带圆锥体橡胶头的重锤，由7cm高处自由落下单击台面，水槽内光学平台的振动在前水槽和后水槽内水面上形成振幅不同的水面波，水面波对入射激光束产生调制反射，在显示屏上呈现出条纹间距相等的两列干涉条纹，按显示屏上1mm长度对应CCD摄像头所摄图像中25个像素个数标定像素当量，用CCD摄像头连续采集显示屏上的干涉条纹，并转换成数字信号输出到计算机，选择连续采集的两列干涉条纹中各自条纹个数最多一列干涉条纹，并分别对选择的干涉条纹个数计数，计算机按下式：

A₀＝1.888N₁-0.944(N₂+1)

计算前水槽和后水槽内光学平台的受激振动振幅，式中A₀为前水槽和后水槽内光学平台的振动振幅、单位为μm，N₁为前水槽内水的表面波对入射激光束产生调制反射在显示屏上呈现的条纹个数最多的一列干涉条纹个数，N₂为后水槽内水的表面波对入射激光束产生调制反射在显示屏上同步呈现的条纹个数最多的一列干涉条纹个数。

测量干涉条纹的间距d所对应的像素数，得到条纹间距d的长度，并按下式：

F＝0.707d^3/2