利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021105311168
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.基于频分复用的自混合干涉多通道振动测量仪,包括:半导体激光器、半导体激光器驱动器、透射式衍射光栅、第一测量通道,第二测量通道、第三测量通和信号处理模块,其特征在于:所述半导体激光器由半导体激光器驱动器驱动发出激光,所述透射式衍射光栅置于激光器输出光路上,所述半导体激光器发出的激光垂直入射至所述透射式衍射光栅,形成各级次衍射光,其中+1级衍射光构成第一测量通道,0级衍射光构成第二测量通道,‑1级衍射光构成第三测量通道,所述0级、+1级、‑1级次衍射光经过各自测量通道后沿原光路返回,再次入射至衍射光栅发生二次衍射,二次衍射光携带各通道待测靶面振动信息沿激光器出射光的相反方向返回到激光器腔内与腔内光发生激光自混合干涉,自混合干涉信号由所述半导体激光器内部集成的光电探测器接受,输出至数据处理模块,所述信号处理模块利用频分复用技术实时恢复各个通道靶面振动波形;

第一测量通道包括第一平面反射镜、第一电光晶体调制器、第一电光晶体调制器驱动器和第一待测靶面;第二测量通道包括第二电光晶体调制器、第二电光晶体调制器驱动器和第二待测靶面;第三测量通道包括第二平面反射镜、第三电光晶体调制器、第三电光晶体调制器驱动器和第三待测靶面,每个测量通道中,衍射光通过电光晶体后,垂直入射至待测靶面并沿原光路返回,再次通过电光晶体调制器后,入射至衍射光栅发生二次衍射;

所述半导体激光器内部集成光电探测器,输出单纵模线偏振激光,半导体激光器驱动器中集成了精密电流源和温度控制器,且工作于恒电流模式;

所述透射式衍射光栅为可见光波段的一维光栅,所述透射式衍射光栅前后方设置有挡板,挡去不需要的级数的衍射光束;

第一平面反射镜、第二平面反射镜放置角度使得三路测量通道光路平行;

所述电光晶体调制器主轴方向和所述半导体激光器输出激光偏振方向一致;

相位调制幅度均为1.23rad;三个电光晶体调制器的调制频率fm1、fm2、fm3满足fm1:fm2:fm3=3:5:7;

每个测量通道的电光晶体调制器的调制频率fmi,i=1,2,3和第i个待测靶面最大运动速度vimax以及半导体激光器波长λ之间的关系续满足:fmi>4vimax/λ;

所述电光晶体调制器采用波导形电光晶体。

2.根据权利要求1的基于频分复用的自混合干涉多通道振动测量仪的测量方法,其特征在于:相位解调采用傅里叶分析解调技术,信号处理过程为:(1)对自混合干涉信号进行傅里叶变换;

(2)利用矩形窗滤波函数滤出对应于第一电光晶体调制器调制信号的一次谐波,中心频率fm1和二次谐波,中心频率2fm1,进行傅里叶反变换,去除载波后,得到该测量通道相位变化的正弦分量和余弦分量,利用反正切运算计算出相位变化,再依据相位变化和靶面振动之间的关系,实时重构第一测量通道靶面振动波形;

(3)利用矩形窗滤波函数滤出对应于第二电光晶体调制器调制信号的一次谐波,中心频率fm2和二次谐波,中心频率2fm2,进行傅里叶反变换,去除载波后,得到该测量通道相位变化的正弦分量和余弦分量,利用反正切运算计算出相位变化,再依据相位变化和靶面振动之间的关系,实时重构第二测量通道靶面振动波形;

(4)利用矩形窗滤波函数滤出对应于第三电光晶体调制器调制信号的一次谐波,中心频率fm3和二次谐波,中心频率2fm3,进行傅里叶反变换,去除载波后,得到该测量通道相位变化的正弦分量和余弦分量,利用反正切运算计算出相位变化,再依据相位变化和靶面振动之间的关系,实时重构第三测量通道靶面振动波形。