[发明专利]一种基于激光波前编码技术的振动检测方法

说明书

本发明涉及一种基于激光波前编码技术的振动检测方法。现有无法实现振动信息高性能无损遥测。本发明基于激光散光场相干涉行为和激光波前编码原理，采用动态波前偏振和相位编码，编码后光场分出回返参考光束和前行测试光束，测试光束投射到被检测振动物体上，散斑部分光场经过离焦成像部件后,形成信息光束,信息光束和参考光束进行重叠干涉,形成干涉场,光电传感器设置在干涉区域，实现干涉信息的光电传化，振动分析单元对信息进行处理得到检测区域的振动信息。本发明具有高灵敏度、可靠性高、无接触检测、无损遥测、抗干扰能力强、频率特性灵活、信息量高、系统易于构建、应用范围广、功能易于扩充、便于集成、构建灵活等特点。

技术领域

本发明属于光电工程领域，涉及一种振动检测方法，特别是一种基于激光波前编码技术的振动检测方法，主要应用于振动监测、环境感知、物联网、过程控制、先进制造、语音采集、声学诊断、噪声分析、环境监测等领域中的振动检测。

背景技术

振动检测广泛存在于振动监测、环境感知、物联网、过程控制、先进制造、语音采集、声学诊断、噪声分析、环境监测等领域中，并且对振动检测的需求越来越高。在先技术中存在振动检测方法，参见美国专利，专利名称：Piezoelectric vibration sensor，发明人：Orten Birger，专利号：US7656524B2，专利授权时间：2008年05月06日，翻译成中文名称为：一种压电振动传感器，此在先技术存在一定特点，但是存在本质不足：1)基于压电原理进行振动检测，基于压电材料制作成振动传感器，难于实现远距离振动遥测，并且抗干扰能力不强；2)被检测物以及所处环境会影响压电振动传感过程，影响检测结果的正确性和、灵敏度、可靠性；3)压电材料以及基于压电材料制作成的振动传感器存在本征频率特性，限制了振动信息检测的频率响应行为，既影响振动检测信息量和检测应用范围；4)振动检测系统构建复杂、功能难于扩充，压电振动传感器不便于进行集成。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种基于激光波前编码技术的振动检测方法，具有高灵敏度、可靠性高、无接触检测、无损遥测、抗干扰能力强、频率特性灵活、信息量高、系统易于构建、应用范围广、功能易于扩充、便于集成、构建灵活等特点。

本发明的基本构思是：基于激光散光场相干涉行为和激光波前编码原理,采用动态波前偏振和相位编码,编码后光场分出回返参考光束,和前行测试光束,测试光束投射到被检测振动物体上,产生散斑,散斑部分光场经过离焦成像部件后,形成载有编码信息和物体振动信息的信息光束,信息光束和参考光束进行重叠干涉,形成干涉场,光电传感器设置在干涉区域，实现干涉信息的光电传化，振动分析单元对信息进行处理得到检测区域的振动信息。

本发明的一种基于激光波前编码技术的振动检测方法，其具体的技术方案如下：

步骤(1)激光光源出射光束的光路上设置有光束调整部件，光束调整部件调节光束参数或传播行为特性；

步骤(2)光束调整部件出射激光光束依次通过波前偏振编码部件和波前相位编码部件，波前偏振编码部件和波前相位编码部件分别对激光光束进行波前相位和偏振进行动态编码；

步骤(3)编码后的激光光束照射到光场分束部件，光场分束部件将编码后的激光光束分束成回返参考光束和前行测试光束，测试光束投射到被检测振动物体上,形成激光散射光场，实现激光传输散斑光场；

步骤(4)散斑部分光场经过离焦成像部件后,形成载有编码信息和物体振动信息的信息光束；

步骤(5)光场分束部件出射的回返参考光束和离焦成像部件出射的信息光束通过光场合束部件后，进行光束合束产生干涉区域，形成干涉场；

步骤(6)光电传感器设置在干涉区域，将干涉场的信息转化为电信号，再通过振动分析单元对信息进行信息融合和特征提取，得到检测振动物体的振动信息。