激光测振仪原理
发布日期:2020-09-27 15:00:21

  激光测振仪是目前获得位移和速度分辨率的最佳测量方法。即使在Pimi水平的振幅分辨率、线性度和极高的频率范围(目前为1GHz以上)下,也能确保振幅的一致性。这些特性不受测量距离的影响,因此无论是近距离显微镜测试还是远距离测试,该原则都适用。系统使用激光作为检测手段,完全不受其他质量影响,具有非侵入性,可以在非常小、轻便的结构中测量。这种无与伦比的技术优势和坚固的设计,在实验室和野外都能很好地应用。

  多普勒效应:

  如果波被移动的物体反射,并被仪器检测到,则测量的频率移动可以说明如下:

  Fd=2 v/

  其中v是物体的速度,是入射波的长度。相反,要确定对象速度,必须测量已知波长的(多普勒)频率移动。这是通过LDV的激光干涉仪实现的。

  光干涉:

  激光多普勒测振仪是基于光学干涉的。也就是说,本质上需要两个一致的光束重叠,每个光束的亮度分别为I1和I2。两根梁的总强度不是简单的单个强度之和,而是基于以下公式:

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

  此干涉项目与两根梁之间的路径差异有关。如果该差异是光波长的整数倍,则总强度是单个亮度的4倍。

  光束分离器(BS  1)将激光束分为参考光束和测量光束。通过第二个光束分离器(BS2)后,测量的光束将聚焦样本并反射。反射梁从BS  2向下偏转,然后合并到参考梁和探测器中。

  参考光束的光路是常数(R2=const)(干涉仪可以忽略的热效应除外),因此样品移动(R1=r(t))会在探测器上产生亮/暗条纹。这是常用的干涉方法。探测器上完整的亮/暗周期条纹与使用的激光器的半波长位移量完全一致。如果是激光测振仪常用的氦激光,则相当于316nm位移。

  单位时间光线路径的变化表现为测量光束的多普勒频移。在测量方面,多普勒频移意味着与样品振动速度成正比。由于远离干涉仪的物体运动而产生的明暗条纹(和调制频率)与物体向干涉仪移动相同,因此光靠这一设置并不能明确物体移动的方向。因此,将光频率的典型值为40MHz的声光调制器放置在参考光束上(为了比较,激光频率为4.74 1014Hz)。样品为静态时,会产生40MHz的典型干扰调制频率。因此,样品向干涉仪移动时,调制频率会增加。样品远离干涉仪时,探测器接收的频率低于40MHz。也就是说,现在不仅能准确感知光的长度,还能准确感知运动方向。位移或速度测量:

  原则上,激光测振仪不仅可以直接测量振动速度,还可以直接测量位移量。但是不是积分速度,而是计算激光振动器探测器的亮/暗条纹,获得位移量。使用适当的插值技术,激光振动器的位移分辨率可达到2nm,使用数字调节技术,位移分辨率可达到pm水平。这种位移调整技术特别适用于低频测量(AHZ范围内)。调速更适合高频场合。因为谐波振动的最大振幅可以表示为:

  v = 2π ? f ? s

  随着频率的增加,振动速度增加,振动位移减少。

       感谢大家耐心看完,如果想要更多关于激光测振仪的相关知识,欢迎联系金沙电子游戏网址平台!