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便携式激光测振仪原理


  便携式激光测振仪原理

便携式激光测振仪

  便携式激光测振仪是获得位移和速度分辨率的较好方法。它实现了皮米级幅度分辨率、高线性度,并确保了在很高频范围内(目前超过1GHz)的幅度一致性。这些产品特性可以不受测量距离的影响,因此我们无论是近距显微测试结果还是超远距离进行测试都适用该原理。该系统使用激光作为检测方法,完全没有额外的质量效应,并且是非侵入性的,可以对极小和极轻的结构进行测量。这种技术优势与坚固的设计相结合,使其成为实验室或户外应用的理想选择。

  便携式激光测振仪多普勒效应:

  如果波被移动物体反射并被仪器检测到,则测得的频移可以描述为:

  fD = 2 v/λ式中,V是物体的速度,λ是入射波的波长。相反,为了能够确定一个物体的速度,频移(多普勒)需要在一个已知的波长上测量,这就是 LDV 中的激光干涉仪所做的。

  便携式激光测振仪光干扰:

  激光多普勒测振仪基于光学干涉,即本质上需要两个具有各自强度 I1 和 I2 的相干光束的叠加。两束光束的总强度不是单个强度的简单总和,而是根据以下公式获得:

  Itot=I1+I2+2√(I1 I2)cos[2π(r1-r2)/λ].

  干涉项与两个光束之间的路径差有关。如果一个差值是光波长的整数倍,则总强度是单个光强度的四倍。

  便携式激光测振仪:分束器(bs1)将激光束分成参考光束和测量光束。在通过自己第2个分束器 (BS2) 后,测量控制光束会聚焦到样品上并反射。反射光束被BS2向下偏转,然后在检测器上与参考光束组合。

  由于参考光束的光路是恒定的 (r2 = const.)(干涉仪上的热效应可以忽略不计),样品进行移动 (r1 = r(t)) 在检测器工作上会影响产生亮/暗条纹,即 A典型的干扰方法。检测器上的全亮/暗周期性条纹恰好对应于所用激光波长一半的位移量。这对应于 He-Ne 激光器的 316 nm 偏移,He-Ne 激光器通常用于便携式激光测振仪中。

  单位时间内光路的变化是被测光束的多普勒频移。在计量学中,这意味着多普勒频移与样品进行振动分析速度发展成正比。由于物体远离干涉仪的运动与物体向干涉仪的运动产生相同的明暗条纹(和调制频率),因此仅此设置并不能明确物体移动的方向。鉴于此,在参考光束中放置了一个典型光学频移为 40 MHz 的声光调制器(为了比较,激光频率为 4.74 × 1014 Hz)。当采样稳定时,将产生40MHz的典型干扰调制频率。因此,随着环境样品向干涉仪移动,调制信号频率可以增加;随着研究样品远离干涉仪,探测器接收到的频率明显小于 40MHz。这意味着现在不仅可以准确检测光程长度,还可以准确检测运动方向。

 

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