脈沖激光外差多普勒振動測量結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種采用脈沖激光的干涉檢測系統，尤其涉及一種脈沖激光外差 多普勒振動測量結構。
【背景技術】
[0002] 多普勒激光振動檢測是一種非接觸振動測量手段，因其高分辨率，高精度等優點 而被廣泛應用，但隨著非接觸檢測距離需求越來越遠，外差激光干涉儀的信號探測的信噪 比是影響其測量距離的關鍵因素。因此，提高激光干涉儀的檢測信噪比是提高其測量距離 的重要保障，而系統工作的信噪比與其載噪比有著直接的關系，在連續激光干涉檢測系統 中，系統的載噪比為：
[0003]
[0004] 其中P為接收到的功率，n是轉換效率，a是激光波長，h為普朗克常數，c為光 速，為工作帶寬。
[0005] 對脈沖信號而言，載噪比為：
[0006]
[0007] 其中Bp為載波帶寬，tp為脈沖峰值寬度，T為周期。
[0008] 連續和脈沖信號的載噪比為：
[0009]
[0010] 由上式可以知，對脈沖的載噪比信號的脈寬進行調節，可以極大地提高系統的載 噪比，并且在帶寬一定的情況下，tp越小，則載噪比越高。而現有的激光干涉多普勒振動測 量設備(如polytec和美國光動力公司的產品）均采用連續載波方式。 【實用新型內容】
[0011] 本實用新型的目的是為解決目前激光干涉多普勒振動測量設備均采用連續載波 方式，信號探測的信噪比低，測量距離有限的技術問題。
[0012] 為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種脈沖激光外差多普勒振動測量結 構，激光器輸出端連接分束器輸入端，分束器的一個輸出端連接第一A0M(Acousto-optical Modulator，聲光調制器)的光信號輸入端，分束器的另一輸出端連接第二A0M的光信號輸入 端，第一A0M的電信號輸入端連接第一驅動器的輸出端，第二A0M的電信號輸入端連接第二 驅動器的輸出端，第二A0M的輸出端連接合束器的一個輸入端；第一驅動器的輸入端和第 二驅動器的輸入端均連接觸發器的輸出端；第一AOM輸出的激光投射到測量目標上，測量 目標將激光反射到合束器的另一輸入端，合束器的輸出端連接探測器輸入端，探測器輸出 端連接處理器輸入端；
[0013] 測振時，所述第一驅動器在所述觸發器的觸發下啟動工作而驅動所述第一A0M工 作，第一A0M進行脈沖調制輸出的脈沖信號投射到所述測量目標，當測量目標有振動信號 時，投射到測量目標上的光作為載波信號，通過多普勒相位載波的方式對脈沖激光進行調 制，測量目標將調制過的信號反射回所述合束器，同時所述第二驅動器在觸發器的觸發下 啟動工作而驅動所述第二A0M工作，第二A0M進行外差移頻調制，產生的外差移頻信號通過 第二A0M的輸出端進入合束器，該外差移頻信號與測量目標反射的已調脈沖信號在合束器 中干涉，干涉光信號傳給探測器，探測器將干涉光信號轉換為電信號，測得測量目標的振動 信號。
[0014] 進一步地，所述激光器為窄線寬保偏及穩頻激光器，線寬小于lKHz，波長為 1550nm〇
[0015] 進一步地，所述第一A0M充當脈沖聲光調制器，調制頻率為360MHz。
[0016] 進一步地，所述第二A0M充當聲光移頻器，移頻為100MHz。
[0017] 進一步地，所述分束器分光比為3db。
[0018] 進一步地，所述測量目標為玻璃或鋁板。
[0019] 進一步地，所述探測器的頻率帶寬>lGHz。
[0020] 本實用新型通過對第一A0M進行高頻脈沖調制，得到360MHz的脈沖信號，占空比 為8 :1;通過第二A0M移頻得到外差信號，外差信號為100MHz，實現激光脈沖外差調制，從 而得到高載噪比的外差信號，可測量的距離更遠。同時具有光學結構簡單和環境適應性好 的優點。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型原理框圖；
[0022] 圖2為脈沖調制后輸出信號示意圖；
[0023] 圖3為探測器檢測到的振動信號示意圖。
[0024] 圖中：1.激光器；2.分束器；3.第一A0M;4.第二A0M;5.第一驅動器；6.第二驅 動器；7.觸發器；9.合束器；10.測量目標；11.探測器；12.處理器。
【具體實施方式】
[0025] 現在結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的 示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構 成，且其不應理解為對本實用新型的限制。
[0026] 如圖1所示，激光器1輸出端連接分束器2輸入端，激光器1為窄線寬保偏及穩頻 激光器，線寬小于lKHz，波長為1550nm，頻率穩定度為10 7,功率穩定度為1% ;分束器2的分 光比為3db，分束器2的一個輸出端連接第一A0M3的光信號輸入端，分束器2的另一輸出端 連接第二A0M4的光信號輸入端，第一A0M3的電信號輸入端連接第一驅動器5的輸出端，第 二A0M4的電信號輸入端連接第二驅動器6的輸出端，第二A0M4的輸出端連接合束器9的 一個輸入端；第一驅動器5的輸入端和第二驅動器6的輸入端均連接觸發器7的輸出端；第 一A0M3輸出的激光投射到測量目標10上，測量目標10為玻璃或錯板等反射介質，測量目 標10將激光反射到合束器9的另一輸入端，合束器9的輸出端連接探測器11輸入端，探測 器11輸出端連接處理器12輸入端；探測器11的頻率帶寬>lGHz
[0027] 測振時，第一驅動器5在觸發器7的觸發下啟動工作而驅動第一A0M3工作，第一 A0M3充當脈沖聲光調制器，調制頻率為360MHz，第一A0M3進行脈沖調制輸出的如圖2所示 的占空比為8 :1的脈沖信號投射到測量目標10,當測量目標10有振動信號時，投射到測量 目標10上的光作為載波信號，通過多普勒相位載波的方式對脈沖激光進行調制，測量目標 10將調制過的信號反射回合束器9,同時第二驅動器6在觸發器7的觸發下啟動工作而驅 動第二A0M4工作，第二A0M4充當聲光移頻器，移頻為100MHz，第二A0M4進行外差移頻調 制，產生的外差移頻信號通過第二A0M4的輸出端進入合束器9,該外差移頻信號與測量目 標10反射的已調脈沖信號在合束器9中干涉，干涉光信號傳給探測器11，探測器11將干涉 光信號轉換為電信號，測得測量目標10的振動信號，如圖3所示。
[0028] 在遠距離激光多普勒振動測量過程中，系統的信噪比決定著系統的工作距離，而 作為外差干涉系統，系統的載波對系統的信噪比有極大關系，因此提高系統載噪比是提高 系統探測距離的重要手段之一。
[0029] 比如采用傳統的激光外差多普勒振動信號檢測的工作距離為50米，在橋梁測振 時，絕大多數橋高超過50米，使其使用受到一定限制，而采用脈沖外差載波方式可以把工 作距離提高5倍以上，使其工作距離達250米，可以比較容易地對絕大多數橋梁進行測量。
[0030] 以上述依據本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人 員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項實 用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術 性范圍。
【主權項】
1. 脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，激光器輸出端連接分束器輸入端， 分束器的一個輸出端連接第一 AOM的光信號輸入端，分束器的另一輸出端連接第二AOM的 光信號輸入端，第一 AOM的電信號輸入端連接第一驅動器的輸出端，第二AOM的電信號輸入 端連接第二驅動器的輸出端，第二AOM的輸出端連接合束器的一個輸入端；第一驅動器的 輸入端和第二驅動器的輸入端均連接觸發器的輸出端；第一 AOM輸出的激光投射到測量目 標上，測量目標將激光反射到合束器的另一輸入端，合束器的輸出端連接探測器輸入端，探 測器輸出端連接處理器輸入端。2. 根據權利要求1所述的脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，所述激光 器為窄線寬保偏及穩頻激光器，線寬小于lKHz，波長為1550nm。3. 根據權利要求1所述的脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，所述第一 AOM充當脈沖聲光調制器，調制頻率為360MHz。4. 根據權利要求1所述的脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，所述第二 AOM充當聲光移頻器，移頻為IOOMHz。5. 根據權利要求1所述的脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，所述分束 器分光比為3db。6. 根據權利要求1所述的脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，所述測量 目標為玻璃或鋁板。7. 根據權利要求1所述的脈沖激光外差多普勒振動測量結構，其特征在于，所述探測 器的頻率帶寬> IGHz。
【專利摘要】本實用新型公開了一種脈沖激光外差多普勒振動測量結構，激光器輸出端連接分束器輸入端，分束器的一個輸出端連接第一AOM的光信號輸入端，分束器的另一輸出端連接第二AOM的光信號輸入端，第一AOM的電信號輸入端連接第一驅動器的輸出端，第二AOM的電信號輸入端連接第二驅動器的輸出端，第二AOM的輸出端連接合束器的一個輸入端；第一驅動器的輸入端和第二驅動器的輸入端均連接觸發器的輸出端；第一AOM輸出的激光投射到測量目標上，測量目標將激光反射到合束器的另一輸入端，合束器的輸出端連接探測器輸入端，探測器輸出端連接處理器輸入端。本實用新型通過激光脈沖外差調制，得到高載噪比的外差信號，可測量的距離更遠。
【IPC分類】G01H9/00
【公開號】CN204730937
【申請號】CN201520482462
【發明人】曾華林, 李博皓, 陸小英, 李耀祖, 張心宇
【申請人】江蘇安智光電科技有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月6日