[发明专利]一种基于单频激光回馈的振动测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于单频激光回馈的振动测量方法，其特征在于，利用单频氦氖激光器在强回馈水平时，激光器受到多重高阶回馈的影响，产生高密度的回馈光条纹，使每一个回馈条纹具有高的测量分辨率，来进行振动测量。

2.根据权利要求1所述的基于单频激光回馈的振动测量方法，其特征在于，在被测目标上安装回馈镜，当回馈镜的运动方向改变时，激光器的激光输出会反射偏振跳变，即当回馈镜向一个方向运动时，只有∥偏振方向的光振荡；当回馈镜向相反方向运动时，只有⊥偏振方向的光振荡；根据每一个方向上产生的回馈条纹数获得物体的振动幅值；同时，对回馈信号进行快速傅里叶分析就得到物体的振动频率参数。

3.一种实现权利要求1或2所述振动测量方法的系统，其特征在于，包括单频He-Ne激光器、高反射率回馈外腔、信号探测处理与显示三部分，其中：

（A）所述单频He-Ne激光器包括激光增益管（4）和谐振腔：

所述激光增益管（4）内充He、Ne混合气体；

所述谐振腔包括：分别设置在所述激光增益管（4）右端和左端的第一内腔反射镜（5）和第二内腔反射镜（3）；所述第一内腔反射镜（5）为凹镜，其面向激光增益管（4）的凹面镀反射膜，外表面镀增透膜；所述第二内腔反射镜（3）为平镜，其面向激光增益管（4）的平面镀反射膜，外表面镀增透膜；

（B）所述的高反射率回馈外腔包括高反射率的反射镜（2）和压电陶瓷（1）：

所述高反射率的反射镜（2）为平面镜，面向激光器的平面镀高反射膜，该高反射率的反射镜（2）的表面与激光传播方向垂直；

所述压电陶瓷（1）固定在高反射率反射镜（2）的沿输入光方向的外侧，在输入电压的作用下，该压电陶瓷（1）推动外腔高反射率反射镜沿激光轴线方向左、右振动；

（C）所述信号探测处理与显示部分包括偏振分光棱镜（6）、光电探测器（7、8）、滤波放大电路（9）、FPGA信号处理电路（10）和单片机控制及显示电路（11）：

偏振分光棱镜（6）,位于第一内腔反射镜（5）的右侧，把输出的激光在空间分成两路偏振正交的∥向、⊥向光强分量；

光电探测器（7、8），共两个，位于所述偏振分光棱镜(6)的右侧，分别探测所述偏振分光棱镜（6）输出的∥向和⊥向两个光强分量；

滤波放大电路（9），位于两个光电探测器（7、8）的后端，将光电探测器（7、8）接收到的光回馈信号转换为电信号，并对电信号进行滤波、放大处理；

FPGA信号处理电路（10），其输入端与滤波放大电路（9）的输出端连接，完成对电信号的整形、滤波，根据回馈信号的条纹数得出振动目标的振幅，同时利用FPGA对信号进行快速傅里叶变换处理，得出被测目标的振动频率参数；

单片机控制及显示电路（11），与FPGA信号处理电路（10）的输出端连接，对被测目标的振动频率参数进行显示。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述激光增益管（4）、第一内腔反射镜（5）和第二内腔反射镜（3）组成单频He-Ne激光器，并经固定支架（12、13）安装在底座（14）上。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述激光增益管（4）内充的He、Ne混合气体的体积比为7:1。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述单片机控制及显示电路（11）包括单片机以及与单片机连接的数字显示电路和液晶显示屏。