[发明专利]一种差动外差式激光加速计测量装置及其方法

权利要求书

1.一种差动外差式激光加速计测量装置，其特征在于，包括：偏振氦氖激光器，消偏振分光棱镜，直角反射镜，声光调制器，楔形旋光棱镜对，聚焦镜，光电检测模块，光栅，信号解调模块；

所述偏振氦氖激光器，连续的输出激光；

所述消偏振分光棱镜，设置于所述偏振氦氖激光器输出激光的光路上，所述输出激光经过所述消偏振分光棱镜分成两束，第一束为反射激光，第二束为透射激光，所述反射激光与所述透射激光呈垂直状态；

所述直角反射镜、声光调制器和楔形旋光棱镜对和聚焦镜依次设置在所述反射激光的光路上；

所述反射激光经过所述直角反射镜反射，进入所述声光调制器并且产生一级光射出，所述一级光经过楔形旋光棱镜对射入到所述聚焦镜并且穿过所述聚焦镜；所述一级光的光轴与所述透射激光的光轴平行；

所述透射激光射入到所述聚焦镜并且穿过所述聚焦镜；

所述一级光与所述透射激光通过所述聚焦镜聚集到所述光栅并且发生衍射，所述光栅设置在被测加速运动物体的表面；

经过所述光栅衍射产生的正负一级光射入光电检测模块；所述光电检测模块接受所述正负一级光并且进行处理产生的拍频信号，所述光电检测模块将所述拍频信号传入信号解调模块，所述信号解调模块对所述拍频信号进行解调处理。

2.根据权利要求1所述的一种差动外差式激光加速计测量装置，其特征在于，所述声光调制器的的调制频率由信号解调电路给出，采用同步解调驱动模式。

3.根据权利要求1所述的一种差动外差式激光加速计测量装置，其特征在于，所述信号解调模块采用的解调处理具体为：采用反正切正交解调方式。

4.一种使用权利要求1-3任一所述的差动外差式激光加速计测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、在所述被测加速运动物体的表面设置所述光栅；所述被测加速运动物体沿着所述透射激光的光轴的垂直方向进行运动；

步骤S2、打开所述偏振氦氖激光器，连续的输出激光；

步骤S3、调整所述直角反射镜和所述楔形旋光棱镜对，使得所述一级光的光轴与所述透射激光的光轴平行；

步骤S4、所述光电检测模块接受所述光栅产生的正负一级光，并且进行处理得到拍频信号；

步骤S5、所述信号解调模块将所述拍频信号进行反正切正交解调，得到所述被测加速运动物体的位移公式，在对所述位移公式进行二阶导数运算得到加速度信号。

5.根据权利要求4所述的一种差动外差式激光加速计测量方法，其特征在于，所述位移公式的表达式为：

公式中，displacement代表运动位移，λ是激光二极管的波长，θ是一级光与透射激光经过聚焦镜聚集光栅形成夹角的一半；I₁和I₂为将拍频信号经过混频及低通滤波处理后得到的正交的两路信号。