[发明专利]一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法

说明书

一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法涉及激光多普勒测振仪技术领域，解决了亟需兼具光学调节简单且能够有效测量远距离的测振仪的问题，包括振动测量光学系统与数字信号处理系统，振动测量光学系统向目标振动表面发出探测光并接收返回光，振动测量光学系统将返回光与本振光混合得到回波信号并将回波信号输入到数字信号处理系统中；数字信号处理系统将振动测量光学系统的回波信号转换为数字信号得到数字回波信号、隔离数字回波信号中光纤端面反射回波信号对目标回波信号的串扰、通过解调目标回波信号获取目标振动信息；所述探测光为脉冲光，探测光为本振光的差频相干光。本发明光学调节简单且拓展有效测量距离。

技术领域

本发明涉及激光多普勒测振仪技术领域，具体涉及一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法。

背景技术

激光测振仪作为一种高精度、非接触式振动测量仪器，广泛应用于结构探伤，在线质量检测、声学检测等领域。测量对象涉及汽车、飞机、建筑、桥梁等的研制、生产、试验、应用各个环节。与传统传感器相比，激光测振仪不受物体大小、温度、位置、振动的影响，具有测量精度高，响应速度快，方便测量等优势。

传统及商用激光测振仪普遍以自由空间传输光路为依托进行设计与生产，多采用马赫-泽德干涉光路或迈克尔逊干涉光路，光源采用连续激光，本振光与信号光发生干涉拍频，通过探测、解调拍频信号在探测器上的响应信号，得到所需测量结果。为了增加系统稳定性、减小系统体积、增大回波光接收效率，激光多普勒测振仪普遍采用收发共孔径的光路设计，所以存在固有的共路径干涉问题(或三波干涉：本振光、信号光与路径中光学表面等反射的光)上，为了解决该问题，通常采用光学元件表面镀膜，关键光学表面倾斜的方法，其缺点分别对应为价格高昂，调节难度高，稳定性差等，而且系统失调后需专业技术人员调节。

如果将自由空间传输光路由光纤器件代替，则可形成光纤激光测振仪。但是，连续光纤测振仪由于光纤体制的问题同样存在共路径干涉问题(器件隔离度，光线端面反射等)，而且其影响不可消除，这大大限制了其测量距离。

针对两种体制结构的优缺点，需求一种兼具光学调节简单且能够有效测量远距离的全光纤激光多普勒测振仪。

发明内容

为了解决亟需一种兼具光学调节简单且能够有效测量远距离的全光纤激光多普勒测振仪的问题，本发明提供一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪，包括振动测量光学系统与数字信号处理系统，振动测量光学系统向目标振动表面发出探测光并接收由目标振动表面散射的返回光，振动测量光学系统将返回光与本振光混合得到回波信号并将回波信号输入到数字信号处理系统中；数字信号处理系统将振动测量光学系统的回波信号转换为数字信号得到数字回波信号、隔离数字回波信号中光纤端面反射回波信号对目标回波信号的串扰、通过解调目标回波信号获取目标振动信息；所述探测光为脉冲光，探测光为本振光的差频相干光。

本发明的有益效果是：

本发明针对自由空间光结构的激光测振仪装调困难与连续全光纤激光测振仪同时存在的多光束共路径干涉问题，通过斩波技术和数字信号处理系统，避开多光束干涉，通过隔离串扰解决带来的多光束干涉带来的信号串扰问题，有效的拓展了测振仪的有效测量距离与精度。由于光纤器件之间连接简易可行，因此本发明有效减少光路调节的困难，显著减少了产品在加工装调中的工作量，有助于提高产品稳定性，降低加工装调成本。

附图说明

图1为本发明的一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪的结构示意图。

图2为本发明的振动测量光学系统的结构图。

图3为本发明的数字信号处理系统的示意图。

图4为本发明的斩波信号处理模块的示意图。