[发明专利]一种实时位移重构方法及装置

权利要求书

1.一种实时位移重构方法，包括如下步骤：

第一步，分别配置激光器(1)、准直透镜(2)、衰减片(3)、线偏振片(4)、振动源(5)、分光镜(6)、四分之一波片(7)、偏振分光镜(8)、第一光电探测器(9)、第二光电探测器(10)、数据采集卡(11)以及电脑主机(12)；

本步骤所述分别配置即按照如下方式进行：

将所述激光器配置为：激光器的输出为波长λ＝650nm的红光，输出功率为5mW，工作电流为24mA,可在驱动电流作用下发射第一光信号，所述第一光信号经第一对象反射后返回激光腔形成第二光信号，所述第一对象为目标振动物体，即振动源，所述第一光信号和第二光信号生成自混合干涉信号；

将所述准直透镜配置为：可见光式准直透镜，与激光器相匹配，适用于可见光波段380nm-780nm的光源，准直透镜将所述激光器发出的发散光变成准直光；

将所述衰减片配置为：可调式衰减片，与激光器相匹配，以使得通过所述衰减片使光反馈强度处于弱反馈水平，所述弱反馈水平定义为：反馈系数C≈0,采集到的自混合干涉信号为类正弦信号；

所述线偏振片配置为：线偏振片，通过改变光的偏振状态，将光变为线偏振光，适用于波长范围为400nm-700nm的光源，与所述激光器搭配使用；

将所述振动源配置为：可以设定任意波形振动的压电陶瓷精密定位系统；

将所述分光镜配置为：分光比为50：50的半透射半反射式平面镜，与所述激光器相匹配，以使得原始光分为两束；

将所述四分之一波片配置为：四分之一波片，波长适用范围为350nm-850nm，与所述激光器波长匹配，可使寻常光和非寻常光产生π/2的相位差，同时搭配偏振片，调整偏振片使光偏振方向与四分之一波片的快轴夹角为45°，以实现将线偏振光转换为圆偏振光；

将所述偏振分光镜配置为：红光偏振分光棱镜，红光偏振分光棱镜的消光比为100:1，适用于波长为630nm-660nm的红光，与所述激光器搭配使用，用于将自混合干涉信号分解为两路相位正交的自混合信号；

将所述第一光电探测器配置为：可见光式光电探测器，与所述激光器相匹配，可见光式光电探测器的探测范围为350nm-1100nm，与所述激光器搭配使用，用于检测第一路光电信号；

将所述第二光电探测器配置为：可见光式光电探测器，与所述激光器相匹配，可见光式光电探测器的探测范围为350nm-1100nm，与所述激光器搭配使用，用于检测第二路光电信号；

将所述数据采集卡配置为：多通道USB动态信号采集卡，用于将模拟信号转换为数字信号；

将所述电脑主机(12)配置为：安装好LabVIEW软件及驱动程序，用于后续进行数据处理；

第二步，将激光器(1)、准直透镜(2)、衰减片(3)、线偏振片(4)、振动源(5)、分光镜(6)、四分之一波片(7)、偏振分光镜(8)、第一光电探测器(9)和第二光电探测器(10)空间位置固定；

固定后需保证：光线入射方向与准直透镜(2)、衰减片(3)、线偏振片(4)、振动源(5)、分光镜(6)、四分之一波片(7)以及偏振分光镜(8)的中心轴线重合，同时保持各个元器件之间的距离均相等；所述激光器发出的光依次经过所述准直透镜和线偏振片转换为准直线偏振光，所述准直线偏振光经所述分光镜分光后，一束光照射在所述振动源上，经所述振动源反射回到所述激光器的激光腔内，另一束光照射在所述四分之一波片上，引入π/2的相位延迟，最后经所述偏振分光镜分光，得到两束相位正交的自混合干涉信号；

所述两束相位正交的自混合干涉信号分别经由第一光电探测器(9)和第二光电探测器(10)探测；所述数据采集卡将采集到的第一光电探测器(9)和第二光电探测器(10)输出的两路正交的自混合信号转换为数字信号，传送到所述电脑主机；

第三步，所述电脑主机在内置程序的控制下，对经过数字信号转换后的两路正交的自混合信号进行滤波归一化处理和反正切变换，得到幅值限制在-π到π里的相位信息，然后通过添加跳变点的相位展开算法得到相位的真实幅值，实现对目标振动源的实时位移重构。