[发明专利]一种低成本测振系统及振动测量方法

说明书

本申请公开了一种低成本测振系统及振动测量方法，其中，系统包括：低相干激光器，用于针对待测物体，生成测量激光；光学干涉组件，用于基于测量激光生成参考光束和测量光束，并基于参考光束和测量光束得到干涉光束；相干光探测组件，用于根据干涉光束转换得到第一路等幅正交电信号和第二路等幅正交电信号；信号处理组件，用于对第一路等幅正交电信号和第二路等幅正交电信号进行解调，得到待测物体的振动信息。由此，解决了相关技术中因选用窄线宽，高相干性激光器，不仅价格昂贵，且大大增加了整个系统的成本，限制了应用场景的问题，降低测振系统对于激光器相干性的要求，不仅降低了成本，且应用领域更为广泛。

技术领域

本申请涉及激光测量技术领域，特别涉及一种低成本测振系统及振动测量方法。

背景技术

随着产业、技术的不断发展迭代，振动测量在现今的科学研究和工业生产中占据的地位愈发重要，其中，振动测量可分为接触式与非接触式检测两大类，与接触式检测相比，非接触式检测灵活度更高，操作更便捷，并且不会影响原振动状态，测量结果更准确，因此是振动测量传感器未来发展的一个重要方向。目前，较为成熟的非接触振动测量技术大多采用激光相干多普勒测量技术，根据是否存在稳定的频差，该测振技术可分为外差式结构和零差式结构。与外差式测振系统相比，零差式测振系统成本相对低廉，控制电路简单，并且利用硅光技术可集成到光子芯片上，具有大规模应用的潜力。

零差激光测振的本质是激光相干检测，根据相关研究表明，相干测量系统的信噪比与激光器线宽息息相关，激光器的线宽又直接影响激光器的相干性；线宽越窄，相干性越好；因此，为了保证系统的高信噪比与振动测量的准确性，零差激光测振系统都选用窄线宽，高相干性激光器。

然而，此类激光器非常昂贵，不仅大大增加了整个系统的成本，而且限制了应用场景，有待解决。

申请内容

本申请提供一种低成本测振系统及振动测量方法，以解决相关技术中因选用窄线宽，高相干性激光器，不仅价格昂贵，且大大增加了整个系统的成本，限制了应用场景的问题。

本申请第一方面实施例提供一种低成本测振系统，包括以下步骤：

低相干激光器，用于针对待测物体，生成测量激光；

光学干涉组件，用于将所述测量激光分光为初始参考光束和初始测量光束，并根据所述初始参考光束在所述光学干涉组件内的反射得到参考光束，并将所述初始测量光束发射至所述待测物体表面，根据所述待测物体表面的散射光束得到测量光束，并根据所述参考光束和所述测量光束得到干涉光束；

相干光探测组件，用于根据所述干涉光束转换得到第一路等幅正交电信号和第二路等幅正交电信号；以及

信号处理组件，用于对所述第一路等幅正交电信号和所述第二路等幅正交电信号进行解调，得到所述待测物体的振动信息。

可选地，所述光学干涉组件，包括：

光隔离器，用于单向传输所述测量激光；

第一偏振分光镜，用于在所述测量激光通过所述光隔离器后进行分光，得到所述初始参考光束和所述初始测量光束；

参考光延迟单元，所述参考光延迟单元包括：

第一四分之一波片，用于对所述初始参考光束透射；

第一反射镜，用于对所述初始参考光束透射后，对所述初始参考光束进行反射；

反射元件，用于将所述初始参考光束反射至所述反射镜，以再次通过反射镜将所述初始参考光束反射至所述第一四分之一波片，并经所述第一四分之一波片透射至所述第一偏振分光镜，以经所述第一偏振分光镜透射后得到所述参考光束；

第二四分之一波片，用于对所述初始测量光束进行透射；