[发明专利]一种光纤平衡干涉高速测振系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤平衡干涉高速测振系统，属于高速冲击与振动中固体波的高速测量技术领域。

背景技术

高速冲击与振动中固体波的高速测量在国民经济建设、国防武器装备研制生产中具有十分重要的作用，目前在工业生产和测试中具有普遍性需求。光学测振仪作为目前振动测试领域最重要、应用最广泛的测量仪器，具有适应性好、准确度高、动态响应快和辨别速度方向等优点。

然而光学测振仪在使用中由于速度的限制，特别是在高速冲击与振动中固体波的高速测量中无法满足目前速度提升的要求，因此针对测量速度大于30m/s的固体波测量，高速光学测振仪在速度测量性能及环境适应性的技术研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有光学测振仪在使用中由于速度的限制无法满足测量要求的问题，提出一种光纤平衡干涉高速测振系统。该系统具有较高适应性和高速测量能力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种光纤平衡干涉高速测振系统，用于测量冲击振动的固体波，包括平衡光纤耦合模块，干涉测量模块，光纤光波面精密对准模块，控制及信息输出模块，干涉信号解调模块，物理光栅及被测对象；

其中平衡光纤耦合模块采用的光纤为同源等长，由光纤耦合器及相关辅助机构组成，用于将测量光波耦合到光纤之中，以此构成平衡干涉光路；干涉测量模块包括测量光源，分光镜，干涉信号光电转换器；光纤光波面精密对准模块带位移调制及角度调整的精密伺服机构；干涉信号解调模块将干涉信号进行相关电气解调，得到数字信号；控制及信息输出模块功能为协调光纤光波面精密对准模块的伺服机构，将测量系统调整到测量状态，在测量时同步触发协调干涉信号解调系统进行数字同步采样以获取测量结果，并能够提供相关测量信息输出。

系统测量时测量光通过准直扩束器及分光镜后形成测量与参考光束，分别通过光纤耦合器进入光纤，在光纤另一端准直器出射出两束光，通过光纤光波面位移调制及角度调整的精密伺服系统调整到物理光栅的相应布拉格衍射级次入射，且交汇于一点并形成干涉条纹，最终汇聚到光电接收器通过干涉信号解调系统获得测量结果。

上述平衡光纤耦合模块采用的光源可以是任何一种可以用于干涉的光波，其波面的尺寸决定于测量用物理光栅的栅格及测量角度；

上述平衡光纤耦合模块采用的光纤可以是多模、单模或单模保偏光纤，并保证其功能能够确保测量、参考光波通过；

上述平衡光纤耦合模块测量时采用的物理光栅是反射式光栅，其采用基地材料刚度要好，并且要求密度小。

上述平衡光纤耦合模块光波面精密对准系统带位移调制及角度调整的精密伺服机构为机械的柔性结构或运动机构形式，采用柔性结构时该调整机构为柔性铰链形式，采用运动机构时该调整机构则采用单点支撑的转动结构的形式；该执行机构能够调整光纤出射光波的入射角姿态和空间位置，调整执行机构的驱动部分为压电器件或者位移发生器。

光纤平衡干涉高速测振系统，包括：测量光源，准直扩束器，分光镜，第一光纤耦合器、第二光纤耦合器，第一光纤、第二光纤，第一光纤准直器、第二光纤准直器，物理光栅，测量对象，汇聚透镜，光电接收器；

测量光源出射光通过准直扩束器及分光镜后形成测量光与参考光束；物理光栅粘附于测量对象之上；测量光和参考光分别通过第一光纤耦合器、第二光纤耦合器进入第一光纤、第二光纤；在光纤另一端第一光纤准直器、第二光纤准直器出射出两束光，通过光纤光波面位移调制及角度调整的精密伺服系统调整到物理光栅的相应布拉格衍射级次入射，且交汇于一点并形成干涉条纹，通过汇聚透镜最终汇聚到光电接收器，利用干涉信号解调模块获得测量结果。

有益效果

本发明光纤平衡干涉高速测振系统采用的结构简单，易于操作实现测量功能，有较好的环境适应性及测量精度，采用光纤平衡式干涉的结构可方便调整测量时入射光波的角度易于摆放，解决了复杂环境下冲击与振动的固体波测量的环境适应性，提高了当前的固体波速度测量结果的不准确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中光纤平衡干涉高速测振系统的工作原理图；