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  • 激光測振儀原理
    發布日期:2020-09-27 15:00:21

      激光測振儀是目前獲得位移和速度分辨率的最佳測量方法。即使在Pimi水平的振幅分辨率、線性度和極高的頻率范圍(目前為1GHz以上)下,也能確保振幅的一致性。這些特性不受測量距離的影響,因此無論是近距離顯微鏡測試還是遠距離測試,該原則都適用。系統使用激光作為檢測手段,完全不受其他質量影響,具有非侵入性,可以在非常小、輕便的結構中測量。這種無與倫比的技術優勢和堅固的設計,在實驗室和野外都能很好地應用。

      多普勒效應:

      如果波被移動的物體反射,并被儀器檢測到,則測量的頻率移動可以說明如下:

      Fd=2 v/

      其中v是物體的速度,是入射波的長度。相反,要確定對象速度,必須測量已知波長的(多普勒)頻率移動。這是通過LDV的激光干涉儀實現的。

      光干涉:

      激光多普勒測振儀是基于光學干涉的。也就是說,本質上需要兩個一致的光束重疊,每個光束的亮度分別為I1和I2。兩根梁的總強度不是簡單的單個強度之和,而是基于以下公式:

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

      此干涉項目與兩根梁之間的路徑差異有關。如果該差異是光波長的整數倍,則總強度是單個亮度的4倍。

      光束分離器(BS  1)將激光束分為參考光束和測量光束。通過第二個光束分離器(BS2)后,測量的光束將聚焦樣本并反射。反射梁從BS  2向下偏轉,然后合并到參考梁和探測器中。

      參考光束的光路是常數(R2=const)(干涉儀可以忽略的熱效應除外),因此樣品移動(R1=r(t))會在探測器上產生亮/暗條紋。這是常用的干涉方法。探測器上完整的亮/暗周期條紋與使用的激光器的半波長位移量完全一致。如果是激光測振儀常用的氦激光,則相當于316nm位移。

      單位時間光線路徑的變化表現為測量光束的多普勒頻移。在測量方面,多普勒頻移意味著與樣品振動速度成正比。由于遠離干涉儀的物體運動而產生的明暗條紋(和調制頻率)與物體向干涉儀移動相同,因此光靠這一設置并不能明確物體移動的方向。因此,將光頻率的典型值為40MHz的聲光調制器放置在參考光束上(為了比較,激光頻率為4.74 1014Hz)。樣品為靜態時,會產生40MHz的典型干擾調制頻率。因此,樣品向干涉儀移動時,調制頻率會增加。樣品遠離干涉儀時,探測器接收的頻率低于40MHz。也就是說,現在不僅能準確感知光的長度,還能準確感知運動方向。位移或速度測量:

      原則上,激光測振儀不僅可以直接測量振動速度,還可以直接測量位移量。但是不是積分速度,而是計算激光振動器探測器的亮/暗條紋,獲得位移量。使用適當的插值技術,激光振動器的位移分辨率可達到2nm,使用數字調節技術,位移分辨率可達到pm水平。這種位移調整技術特別適用于低頻測量(AHZ范圍內)。調速更適合高頻場合。因為諧波振動的最大振幅可以表示為:

      v = 2π ? f ? s

      隨著頻率的增加,振動速度增加,振動位移減少。

           感謝大家耐心看完,如果想要更多關于激光測振儀的相關知識,歡迎聯系我們!


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