[发明专利]一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置

说明书

本发明公开了一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置，由标准激光源、光隔离器、两个偏振分束器、透镜、λ/4波片、压电悬臂梁、五个转折棱镜、两个λ/2波片、光隔离器、待测激光测振仪、驱动电源、信号发生装置以及数据采集系统组成。本发明采用光频调制的方法，利用压电悬臂梁在给定电场情况下的结构形变从而建立激光测振仪的等效工作环境，实现对激光测振仪整体进行校准，同时符合计量校准溯源的要求，采用光隔离器排除被校激光测振仪自身测量光路其对测量结果的影响。利用压电效应实现快速响应校准，实现微位移校准，并且校准的频率范围更宽，提高了校准范围。

技术领域

本发明涉及一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置，属于激光测振仪计量技术领域。

背景技术

激光测振技术是目前振动计量测试领域最重要、应用最广泛的测量方法。应用对象涉及汽车、飞机、建筑、桥梁等的研制、生产、试验、应用等各种场合。与传统的传感器、探针等接触式测量方法相比，激光测振技术不受被测物体的尺寸、温度、位置、振动频率等的限制，可以弥补接触式测量方式无法测量大幅度振动的缺陷，具有测量方便、测量效率高、测量精度高、响应速度快、可测多维速度和判别速度方向、不破坏被测表面、可适应高温表面测量等优点，能够满足苛刻试验要求及恶劣环境下的振动参数测量要求。

在动态测试与校准领域，激光干涉测振技术已经成为动态测试与校准的重要手段，在振动、冲击、动态力、动态压力、硬度和动态几何量的测量与校准中均采用激光干涉测振作为标准测量方法。然而随着激光测振的要求不断提高，对测量速度、灵敏度、测量范围有越来越高的要求，因此压电效应检测中将会发挥重要作用。针对目前激光测振仪的计量要求，本发明采用光频调制技术，通过压电悬臂梁调制激光测振仪测量信号频率，模拟激光测振仪的测量振动环境以实现激光测振仪动态特性校准。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置，实现激光测振仪动态特性校准。

本发明采用的技术方案为：一种用于激光测振仪的双光束干涉校准装置，其对象设备为待测的激光测振仪，包括标准激光源、光隔离器、第一偏振分束器、第二偏振分束器、透镜、λ/4波片、压电悬臂梁、第一转折棱镜、第二转折棱镜、第三转折棱镜、第四转折棱镜、第五转折棱镜、第一λ/2波片、第二λ/2波片、光隔离器、待测激光测振仪、驱动电源、信号发生装置以及数据采集系统；所述信号发生装置的输出端连接压电悬臂梁的驱动电源的输入端，驱动电源的输出端链接压电悬臂梁的正负电极，压电悬臂梁固定在精密姿态调整机构上，所述信号发生装置用于产生振动激励信号，并将振动激励信号传输至压电悬臂梁驱动电源，所述压电悬臂梁驱动电源能够接收信号发生装置传来的振动激励信号并将其放大后，输入到压电悬臂梁使其产生振动，标准激光源发出的线偏振光，经过光隔离器，到达偏振分束器，垂直于水平面振动的光分量被反射到第一转折棱镜，形成参考光束，而平行于水平面振动的光分量透过第一偏振分束器，经过透镜后被聚焦，穿过λ/4波片，入射到压电悬臂梁表面，形成探测光束，探测光被悬臂梁表面反射后，再次穿过λ/4波片，其偏振方向被旋转90°，此时激光为垂直于水平方向的振动，所以在偏振分束器处被反射，依次经过第二转折棱镜、第三转折棱镜、第四转折棱镜和第一λ/2波片后到达第二偏振分束器，参考光依次经过第一转折棱镜、第五转折棱镜和第二λ/2波片后到达第二偏振分束器，两束光汇合，产生干涉，干涉光经过光隔离器后，进入待测激光测振仪，激光测振仪将返回光线的频率转化为电压信号，将电压信号送入数据采集系统，并将获取的数据采集系统的电压信号控制系统设定的标准模拟电压信号进行比较处理。

进一步地，压电悬臂梁在调制电场驱动作用下，由于压电效应的直接作用，梁产生伸缩振动，进而使梁产生弯曲运动，根据压电理论和弹性力学可知梁的振动与压电梁激励信号相关，获取的数据采集系统的电压信号转换为位移信号，并和悬臂梁形变进行比较处理。

进一步地，所述光频制利用压电效应来实现激光测振仪的测量光的频率调制。

本发明与现有技术相比优点在于：