[实用新型]激光激振测振仪

说明书

本实用新型涉及一种半导体激光激振测振仪。它是微光电机械系统部件运动的驱动和运动特性测量的有效工具，同时又是微光电机械部件制备生产过程中质量检测的重要仪器，在微光电机械系统的研究，设计以及制备生产中将起到重要作用。

已有技术中，人们用了多种结构方式：如静电感应，磁致申缩，电热形变，压电驱动，光致激励等耒驱动微光电机械系统部件的运动，并且用电学、光学方式测量它们的位移、速度、振动频率、幅度等参量。

“单片集成砷化镓(GaAs)激光驱动微机械谐振器”(SCIENCE，Vol.260，7May 1993，p.786-789)和日本实用新型专利JP5-20815、JP6-117913“光激励振子传感器”，具有激光激振和感应信号输出功能。这一感应信号来源于激光器对外部注入光的反应，它是用于温度，应(压)力，流量等物理量测量的一种特殊功能的器件，不是一种能够适用于不同情况和不同要求的测量仪器。

“机械式激光频闪振动控制测量仪”(CN 86 2 10604 U)实际上是一种稳频控制的电信号发生器，它不具有用激光驱动物体运动的功能，也不具有微小运动精密测量的功能，不能用于微机械系统领域的测量。

“运动姿态测量方法及其装置”(CN 1057907A)属于激光多普勒测量技术，不具有激励被测物体运动的功能。

“非接触式调频光纤位移测量仪”(CN 1042414A)是光纤干涉测量仪器的一种。但它不具有激励被测物体运动的功能，在测量原理上采用激光调频技术。

发明人“A Measuring Devices”提出的测量装置(参见专利WO 86/05271)，(1)光路主要采用体光学元器件；(2)采用频移器实现外差干涉；(3)装置仅用于振动频率的测量，忽略幅度的精确度量。

本实用新型的目的是为了克服上述已有技术中的不足，提供一种既能激励作为被测样品的微光电机械系统部件运动，又能同时测量其振动频率和振幅参数的非接触式的激光激振测振仪。它将具有一体化，多功能，适用范围广的特点。

本实用新型的激光激振测振仪，它包括机壳10，在机壳10内置有带激振交直流电源20的激振光源1和带有直流电源5的测振光源4。激振光源1的输出光束经过激振臂光纤2与光纤合波器6的第一输入端O₁相连。测振光源4输出光束经过测振臂光纤3与光纤合波器6的第二输入端O₂相连。光纤合波器6的输出端O₃通过合波光纤7与光纤复用器8的输入端O₄相接，光纤复用器8的第一输出端O₅连接前端带光纤探头11的干涉光纤9。光纤探头11置于带有振动驱动电源14的压电陶瓷13上，并且光纤探头11顶端端面m对准置于机壳10外的被测样品12。光纤复用器8的第二输出端O₆通过最后输出光纤19将干涉光束传送到光电探测器18的受光面上。光电探测器18的输出端连接到机壳10外的信号监示器17以及经A/D转换模块15与计算机16相连。上面所说的激振光源1和测振光源4是半导体激光器，或是其他固体激光器，或是气体激光器。所说的光纤合波器6和光纤复用器8是光纤耦合器或半导体耦合器等。所说的信号监示器17是示波器，或是频率计等。

如上所述的本实用新型的激光激振测振仪的结构，如图1所示。它的工作过程是利用激振光源1经交流电源20的驱动，发射出全强度调制的光束通过激振臂光纤2，依次进入光纤合波器6，合束光纤7，光纤复用器8和干涉光纤9经光纤探头11对准被测样品12辐照，使之产生振动；与此同时直流电源5驱动的测振光源4发射等强度光束经测振臂光纤3进入与上述同一光路入射到被测样品12表面并部分反射返回到光纤探头11，与直接从光纤探头11顶端端面m反射返回的光在干涉光纤9内产生干涉，干涉光信号经光纤复用器8和最后输出光纤19传送到光电探测器18的受光面上，由光电探测器18转换为干涉电信号，经A/D变换模块15输入计算机16进行数据处理或经信号监示器17，给出振动频率和振动幅度。

如果被测样品12的振幅小于半个波长时，通过带振动驱动电源14的压电陶瓷(PZT)13带动光纤探头11产生相对振动，即在干涉信号上附加有正弦调制信号，借以测出极微小的振动幅度。

附图说明：

图1为本实用新型的激光激振测振仪的结构示意图。

图2为本实用新型在实施例中记录和获得的信号波形图。曲线1为交流电源20驱动激振光源1发射的电调制波形；曲线2为通过光电探测器18光电转换后的干涉信号波形。

本实用新型的优点：