[发明专利]一种分辨率可调的双波长LD自混合振动测量仪及其测量方法

权利要求书

1.一种分辨率可调的双波长LD自混合振动测量仪的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：打开驱动电源(1)启动双波长LD(2)，双波长LD(2)的2个半导体激光二极管发射一束包含双波长的激光；旋转光线密度滤波器(4)控制激光自混合处于微弱光反馈水平，开始测试；

步骤2：步骤1中包含双波长的激光经光路调节装置(3)、光线密度滤波器(4)照射到微振动的待测目标(5)，经待测目标(5)反射后，包含双波长的反射光经光线密度滤波器(4)、光路调节装置(3)返回至各自半导体激光二极管的谐振腔内，并与各自谐振腔内的光发生自混合干涉；

步骤3：双波长LD内部封装的光电二极管将步骤2中半导体激光二极管的谐振管腔内的自混合干涉光信号转变为电信号，电信号经电流-电压转换电路(6)、运算放大器(7)处理后、由数据采集卡(8)同步采集并传送至计算机(9)；

步骤4：计算机(9)对步骤3中数据采集卡(8)同步采集的信号利用偶次等效波长傅里叶变换算法进行分析处理；

步骤41：在计算机(9)中进行参数设定，包括循环次数m、采样率、采样时间及初始化循环变量i＝1；双波长LD的两个自混合信号表示为和初始时的自混合信号表示为和其中二个自混合效应相位表示为和待测目标振动随时间变化为式中λ1和λ2代表双波长LD输出的激光波长；执行步骤42；

步骤42：当im时，执行步骤43；当i≥m，即i＝m时，执行步骤44；

步骤43：令i＝i+1，将两个自混合信号和分别平方并放大2倍，再减去1，得到P_1i(t)＝2P_1(i-1)(t)²-1＝cos[4π(L₀+D(t))/λ₁/2ⁱ)]和P_2i(t)＝2P_2(i-1)(t)²-1＝cos[4π(L₀+D(t))/(λ₂/2ⁱ)]，返回执行步骤42；

步骤44：计算P_1m(t)＝P_1i(t)＝cos[4π(L₀+D(t))/(λ₁/2ⁱ)]和P_2m(t)＝P_2i(t)＝cos[4π(L₀+D(t))/(λ₂/2ⁱ)]，将这两个自混合信号相乘可得P_1m(t)·P_2m(t)＝[P_Em(t)+P_Sm(t)]/2＝P_1i(t)·P_2i(t)＝[P_Ei(t)+P_Si(t)]/2；式中P_Em(t)＝P_Ei(t)＝cos[4π(L₀+D(t))/λ_Em]为2^(m-1)次等效波长对应的自混合信号、P_Sm(t)＝P_Si(t)＝cos[4π(L₀+D(t))/λ_Sm]为2^(m-1)次合成波长对应的自混合信号；λ_Em＝λ₁λ₂/[(λ₁+λ₂)·2^(m-1)]为2^(m-1)次等效波长、λ_Sm＝λ₁λ₂/(|λ₁-λ₂|·2^(m-1))为2^(m-1)次合成波长；2^(m-1)次等效波长对应的自混合信号P_Ei(t)包含了待测目标的振动信息，条纹分辨率为λ_E1/2^m；然后执行步骤45；

步骤45：去掉P_1i(t)·P_2i(t)的包络得到P_Ei(t)，再对P_Ei(t)进行频谱分析，可以直接从频谱中得到待测目标的目标振动频率f₀；然后利用主频阶次算法，得到待测目标的目标振动幅值A₀；计算机(9)完成对数据采集卡(8)同步采集信号的分析处理

步骤5：计算机(9)将步骤4中分析处理的结果信号传送与示波窗口；示波窗口接收并同步显示步骤4中分析处理的测量结果。