激光干涉原理在振動(dòng)測(cè)量中的應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
2 激光干涉測(cè)振方法分析
激光干涉測(cè)振主要的方法有：時(shí)間平均全息方法、激光散斑干涉技術(shù)、激光多普勒測(cè)振技術(shù)等。
2．1 時(shí)間平均全息方法
對(duì)于在某一穩(wěn)定頻率下作簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，用連續(xù)激光照射，并在比振動(dòng)周期長(zhǎng)得多的時(shí)間內(nèi)在全息干板上曝光，可將物體表面所反射的光與未作位相調(diào)制的參考光相疊加，將兩束光的干涉圖記錄在全息干板上。其重現(xiàn)象由反映節(jié)線和等振幅線組成的干涉條紋來(lái)表示振幅分布。這就是時(shí)間平均全息方法的測(cè)振原理。其時(shí)間平均全息圖的重現(xiàn)像的光強(qiáng)度按零階貝塞爾函數(shù)的平方分布。
式中：J0為零階貝塞爾函數(shù)；V(x，y)為物體上某點(diǎn)的位移；θ1為振動(dòng)方向和照明方向的夾角；θ2為振動(dòng)方向和觀察方向的夾角。
因此，由式(5)通過(guò)分析光強(qiáng)I的變化確定V(x，y)的量值，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)位移測(cè)量，如圖2所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/195568.htm
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，如果物體振動(dòng)的規(guī)律不同，條紋的強(qiáng)度分布規(guī)律也不同，但計(jì)算方法是類似的。時(shí)間平均全息方法的實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，節(jié)線清晰，可以檢測(cè)形狀復(fù)雜的透光物體或反射物體以及漫散射體，因此在振動(dòng)分析中廣泛使用。不足之處是測(cè)量范圍小(僅幾十微米左右)，對(duì)記錄信息過(guò)多，對(duì)記錄介質(zhì)的分辨率要求過(guò)高，故限制了應(yīng)用范圍。
2．2 激光散斑干涉技術(shù)
激光散斑干涉是指被測(cè)物體表面的散射光產(chǎn)生的散斑與另一參考光相干涉，當(dāng)物體表面發(fā)生變化時(shí)，如位移或變形等，干涉條紋也發(fā)生變化。通過(guò)對(duì)這些干涉條紋的處理，可以得到物體表面的振動(dòng)情況。
散斑法光路簡(jiǎn)單，不但可以非接觸測(cè)量，無(wú)損檢測(cè)，而且可以遙感測(cè)量。不僅用來(lái)研究物體的狀態(tài)，而且可對(duì)物體作振動(dòng)分析，已經(jīng)提出了多種測(cè)振方案，如時(shí)間平均法、頻閃法、雙脈沖電子散斑干涉(ESPI)法等。散斑用于側(cè)振時(shí)，條紋與位移之間的關(guān)系較為簡(jiǎn)單，但接收信號(hào)的強(qiáng)度由于物體的振動(dòng)使散斑對(duì)比度變得很差，通常采用光學(xué)傅里葉變換濾波法，從混合的散斑圖像中提取信息，最后將處理過(guò)的散斑圖紙片放在線性衍射儀中進(jìn)行濾波，產(chǎn)生一組清晰的條紋。
2．3 激光多普勒測(cè)振技術(shù)
如果一定頻率的聲波、無(wú)線電波或光波在傳播過(guò)程中，對(duì)于接收器有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器接收到的反射波的頻率會(huì)隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度變化，這種現(xiàn)象叫做多普勒頻移效應(yīng)。激光多普勒測(cè)振原理就是基于測(cè)量從物體表面微小區(qū)域反射回的相干激光光波的多普勒頻移△fD，進(jìn)而確定該測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度V。利用激光多普勒效應(yīng)，不僅能測(cè)量固體的振動(dòng)速度，而且也能測(cè)量流體的流動(dòng)速度。
評(píng)論