[实用新型]基于时分复用的散斑干涉三维动态检测系统

说明书

本实用新型提供一种基于时分复用的散斑干涉三维动态检测系统，属于光测力学技术领域。该系统包括激光器、斩波器、CCD相机和分光镜、反射镜、扩束镜，激光器发射激光经分光镜二分为两束，光束一经分光镜二进入斩波器，在斩波器的控制下由反射镜进入扩束镜，扩束后照在物体表面；光束二经分光镜一、反射镜一进入斩波器后经反射镜三通过扩束镜一照射在待测物体表面；光束三经由分光镜一反射进入斩波器，由斩波器控制经由反射镜进入扩束镜，扩束后由分光镜四将光束反射到高速CCD相机中，作为离面位移测量的参考光。本实用新型将三维测量光路集成在一套光路系统，利用斩波器实现了光路的自动切换，为实时检测动态三维位移提供了准确度较高的方法。

技术领域

本实用新型涉及光测力学技术领域，特别是指一种基于时分复用的散斑干涉三维动态检测系统。

背景技术

电子散斑干涉技术是一种基于光测实验力学的测量技术，具有非接触、高精度和高灵敏度的优点，能够快速准确地测量出被测件的位移、应变，并且能够实现全场测量。目前电子散斑干涉检测技术已经成熟应用于单方向位移或应变的检测，对于三维动态的实时检测还存在一定的问题。天津大学唐晨(唐晨，陈明明，苏永钢，李碧原.一种基于分光镜的双光路三维散斑干涉系统,CN106052565A[P].2016.)等实用新型了一种基于分光镜的双光路三维散斑干涉系统，利用能量衰减器控制激光能量实现离面和面内位移的测量，但是该系统需要借助长距离显微镜，且不能实时测量三维动态位移。盐城工学院顾国庆(顾国庆，王艳芳，佘斌.一种三维数字散斑干涉同步测量方法及装置，CN105716536A[P].2016.)等人研究了一种三维数字散斑干涉同步测量的系统，需要两个波长不同的激光器，采用光纤进行传输，该技术获得的三个位移分场集中在一张散斑图上，存在相互耦合，因此需要通过后续计算才能分离三个位移分场，这种技术往往会产生较大误差。南京航空航天大学的王开福(王开福,顾国庆.三维数字散斑干涉三场独立、同步和实时测量方法与装置，CN103148798A[P].2013)等人研究了一种三维数字散斑干涉三场独立、同步实时测量方法，该方法采用三个CCD相机进行采集，设备复杂，造价高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于时分复用的散斑干涉三维动态检测系统，采用将一束连续激光分成3000Hz的脉冲光分别用于三维检测的原理，实现了对振动物体三维位移、振动频率、振动振幅等的同时测量。

该系统包括激光器、斩波器、CCD相机、分光镜、反射镜和扩束镜，其中，分光镜、反射镜和扩束镜的数量均为一个以上，激光器发射激光经由分光镜将激光分为两束，其中一束光束经分光镜进入斩波器，在斩波器的控制下由反射镜进入扩束镜，扩束后照在物体表面；另一束光束经由分光镜分光后再经过一次分光镜，分成两束光束，其中一束到达反射镜，通过斩波器控制到达另一反射镜，最终通过扩束镜照射在待测物体表面，两次分光后的另外一束光束经由分光镜反射进入斩波器，由斩波器控制经由反射镜进入扩束镜，扩束后由分光镜将光束反射到高速CCD相机中，作为离面位移测量的参考光。

常用系统设置中包括3个分光镜、8个反光镜和3个扩束镜，激光器发射激光经由分光镜二将激光分为两束，光束一经分光镜二进入斩波器，在斩波器的控制下由反射镜四、反射镜六、反射镜七和反射镜八进入扩束镜三，扩束后照在物体表面；光束二经分光镜二后再由分光镜一到达反射镜一，通过斩波器控制到达反射镜三，最终通过扩束镜一照射在待测物体表面；光束三经分光镜二后再由分光镜一反射进入斩波器，由斩波器控制经由反射镜二、反射镜五进入扩束镜二，扩束后由分光镜三将光束反射到高速CCD相机中，作为离面位移测量的参考光。

其中，斩波器控制三束激光交替出现，利用光束一与光束二通过，光束三被挡住实现面内位移的测量；光束一与光束三通过，光束二被挡住实现离面位移的测量。

CCD相机与斩波器的同步由PLL速度控制电路实现。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：