利用單光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)

梁佩瑩 梁澤匯 徐曉松 曹輝 蔡靜 王宇華

摘 要本文介紹了利用單光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)的原理和設(shè)計(jì)。利用對(duì)稱入射的互相干光束照射在光柵的相同位置，通過(guò)調(diào)節(jié)使互相干光束的入射角等于光柵的一級(jí)衍射角，當(dāng)光柵發(fā)生振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較高頻率的光拍信號(hào)，通過(guò)對(duì)光拍信號(hào)的光電檢測(cè)，能夠精確地測(cè)量光柵的微小振動(dòng)參數(shù)，進(jìn)而測(cè)量出物體的微小的振動(dòng)情況，有利應(yīng)用于高精度儀器生產(chǎn)、材料檢測(cè)、工程檢測(cè)中等領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】光柵 多普勒效應(yīng) 光拍

隨著工業(yè)水平的提高，儀器的精度要求也越來(lái)越高，但我國(guó)在物體微小振動(dòng)方面的技術(shù)還沒完善，因此大部分企業(yè)選擇國(guó)外儀器。目前，市場(chǎng)上以雙光路和時(shí)間序列散斑三維面型兩種辦法為代表。但在這一方面，現(xiàn)有技術(shù)仍然存在一些缺陷，因此本文提出利用單光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)的設(shè)計(jì)。多普勒效應(yīng)作為光學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ)，它的應(yīng)用推進(jìn)了光學(xué)的研究，有利于光學(xué)應(yīng)有到工業(yè)生產(chǎn)中來(lái)。利用單光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)的設(shè)計(jì)是通過(guò)測(cè)出光柵的光拍頻率等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多普勒效應(yīng)的演示和微小振動(dòng)測(cè)量等功能，該方法有利于工業(yè)、生產(chǎn)的發(fā)展需求。

5 結(jié)論

本文研究的單光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在多普勒效應(yīng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)振動(dòng)光柵實(shí)現(xiàn)激光的入射光束發(fā)生頻移，使其產(chǎn)生光拍信號(hào)，利用檢測(cè)技術(shù)對(duì)產(chǎn)生頻移的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，再進(jìn)一步對(duì)光拍信號(hào)處理，最后計(jì)算出光柵振動(dòng)的位移，并通過(guò)示波器顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目的。本文介紹的單光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)系統(tǒng)只采用一塊光柵，不會(huì)產(chǎn)生雙光柵多普勒效應(yīng)測(cè)量微小振動(dòng)系統(tǒng)中的兩塊光柵之間的組合限制和缺陷所帶來(lái)的誤差。因此，單光柵的系統(tǒng)比雙光柵系統(tǒng)具有較高的測(cè)量精度，并且造價(jià)要比雙光柵系統(tǒng)低，操作方便，具有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]王亮，李慶祥，李玉和，陳張偉.基于強(qiáng)度干涉原理的雙光路動(dòng)態(tài)測(cè)量方法[J].光學(xué)技術(shù)，2006，32（4）：618-620.

[2]張萌，焦文苑，於菪珉，潘永華，高惠濱，丁劍平.平行光路方向運(yùn)動(dòng)的光柵多普勒效應(yīng)及其在測(cè)微小位移中的應(yīng)用[J].物理實(shí)驗(yàn)，2010，30（2）：43-45.

[3]鄧鋰強(qiáng)，梁一機(jī).多普勒效應(yīng)測(cè)量聲速實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[J].大學(xué)物理，2012，31（5）：47-49.

[4]沈?yàn)槊?，陳林?全息棱鏡光柵和筆式分光鏡[J].應(yīng)用激光，1998（02）：67-69.

[5]夏豪杰等.二維光柵平面精密位移測(cè)量系統(tǒng)研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，30（5）：529-532.

[6]黃壯雄，潘永華，宋偉等.激光雙光柵法測(cè)微小位移中光拍信號(hào)波形改進(jìn)[J].大學(xué)物理，2004，23：19-24.

[7]鐘會(huì)林，吳福根.編程軟件MATLAB在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，（6）：95-97.

[8]王全宇.555多諧振蕩器在溫控報(bào)警電路中的應(yīng)用[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2012，25（5）：7-8.

[9]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].第五版.高等教育出版社，2006：412-464.

[10]李遠(yuǎn)明，陳文濤.微弱光信號(hào)前置放大電路設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用，2007，9（8）：51-53.

作者簡(jiǎn)介

梁佩瑩（1975-），女， 廣東省佛山市人。博士學(xué)位?，F(xiàn)為佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)楣庑畔⑻幚砼c光電檢測(cè)。

作者單位

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院光信息工程系 廣東省佛山市 528000