激光干涉原理在振動測量中的應(yīng)用
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2 激光干涉測振方法分析
激光干涉測振主要的方法有：時(shí)間平均全息方法、激光散斑干涉技術(shù)、激光多普勒測振技術(shù)等。
2．1 時(shí)間平均全息方法
對于在某一穩(wěn)定頻率下作簡諧振動的物體，用連續(xù)激光照射，并在比振動周期長得多的時(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表示振幅分布。這就是時(shí)間平均全息方法的測振原理。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為振動方向和照明方向的夾角；θ2為振動方向和觀察方向的夾角。
因此，由式(5)通過分析光強(qiáng)I的變化確定V(x，y)的量值，實(shí)現(xiàn)振動位移測量，如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/195568.htm
應(yīng)當(dāng)說明，如果物體振動的規(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)過程簡單，節(jié)線清晰，可以檢測形狀復(fù)雜的透光物體或反射物體以及漫散射體，因此在振動分析中廣泛使用。不足之處是測量范圍小(僅幾十微米左右)，對記錄信息過多，對記錄介質(zhì)的分辨率要求過高，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。通過對這些干涉條紋的處理，可以得到物體表面的振動情況。
散斑法光路簡單，不但可以非接觸測量，無損檢測，而且可以遙感測量。不僅用來研究物體的狀態(tài)，而且可對物體作振動分析，已經(jīng)提出了多種測振方案，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)系較為簡單，但接收信號的強(qiáng)度由于物體的振動使散斑對比度變得很差，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 激光多普勒測振技術(shù)
如果一定頻率的聲波、無線電波或光波在傳播過程中，對于接收器有相對運(yùn)動時(shí)，接收器接收到的反射波的頻率會隨相對運(yùn)動的速度變化，這種現(xiàn)象叫做多普勒頻移效應(yīng)。激光多普勒測振原理就是基于測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)而確定該測點(diǎn)的振動速度V。利用激光多普勒效應(yīng)，不僅能測量固體的振動速度，而且也能測量流體的流動速度。
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