四通道高分辨率外差干涉的性能測試

1、四通道高分辨率外差干涉的性能測試摘要：研究復(fù)雜振動時，如果不能在較長的一段時間保證一個處理對象的振動特性穩(wěn)定，則需要同時測量幾個點。每個點的振幅和相位都需要被測量以獲得完整的振動特性。引入雙折射分束器作為一種高效的光束相乘的方法創(chuàng)建一個單一激光源并行的四外差干涉系統(tǒng)。討論儀器的設(shè)計和性能特點（分辨率，串擾）。系統(tǒng)顯示了夾在電驅(qū)動板外緣的振動模式的運行。背景：用一個多光束干涉儀可以同時對不同的對象點進行振動測量。這樣的儀器非常適合研究不穩(wěn)定的對象。經(jīng)論證，使用模擬FM調(diào)解的單一激光源的外差干涉儀與市售的單光束測振系統(tǒng)效果一樣好。問題：僅對兩個獨立的測量點進行測試通常不能充分收集足夠的復(fù)雜運動的信

2、息。因此，需同時測量多個點也需測量復(fù)雜的三維運動。解決方案：基于雙折射分束器的單一激光源產(chǎn)生四個測量光束。原則上，激光能量唄保存在這樣的分束器，分束器的旋轉(zhuǎn)允許透射光束的相對強度被調(diào)整到0和1之間的任何比例。透射光束是成對的正交偏振，允許具有相同偏振的光束之間的干涉。執(zhí)行思路：首先研究四光束系統(tǒng)的設(shè)計和性能特征，然后進行一些振動盤上的測量。1. 四光束外差干涉儀設(shè)計我們保持雙光束系統(tǒng)的速度信號的檢測和處理，顯然需要并行處理四個信號。該對象是在一個已知的頻率下激發(fā)，其振動響應(yīng)的測量是通過檢測每個外差載波信號的多普勒頻移實現(xiàn)的。模擬FM調(diào)解器通過復(fù)用的A/D轉(zhuǎn)換器將頻移轉(zhuǎn)換成電壓。驅(qū)動信號作為干涉

3、儀信號的幅度和相位的參考信號，同樣被送入A/D進行轉(zhuǎn)換。2. 系統(tǒng)性能：速度分辨率和串擾速度噪聲水平?jīng)Q定系統(tǒng)的分辨率。測量驅(qū)動信號頻率周圍的頻帶的每個測量光束的速度噪聲水平。在實驗中，改變測量的帶寬，可以發(fā)現(xiàn)驅(qū)動頻率的噪聲水平是相互獨立的，各測量光束中噪聲水平幾乎是相等的。因此，我們使用在整個頻率范圍內(nèi)的所有的噪聲水平的平均值作為該系統(tǒng)的噪聲水平在一個特定帶寬的估計值。當測試通道分離，要消除非干涉儀造成的串擾。本實驗關(guān)注的重點是不同測量點之間的間接聲學(xué)耦合。我們使用不同的對象和不同的懸浮液，盡可能的抑制聲學(xué)耦合。3. 示例：振動銅盤四光束測速儀被夾緊在直徑為23.8mm，厚度為0.31mm的壓

4、電電勵磁盤上測試，后面有一個高度為4.8毫米的空氣腔。我們測得頻率在100到30kHz之間的正弦驅(qū)動信號的振動響應(yīng)。四個測量點大致均勻間隔的沿著一條直線，一個點在圓盤中心的左側(cè)，剩余的三個點在圓盤中心的另一側(cè)。3.1在一個單一對象位置的驅(qū)動信號的頻率響應(yīng)3.2不同對象角度作為頻率的振動響應(yīng)函數(shù)3.3被迫振動模式激發(fā)頻率為14217Hz 駐波激發(fā)頻率為9717Hz 行波4. 結(jié)論我們已經(jīng)報了四光束外差激光測速的性能特點，并得到其在每個測量通道的分辨率等于 ，這幾乎和市售的單通道系統(tǒng)分辨率一樣好。通道分離的測量結(jié)果比65dB的獨立光束的偏振狀態(tài)和驅(qū)動頻率結(jié)果要好。因此，串擾小于在其他通道中信號的1%。夾在盤的邊緣的表面位移的測量顯示大部分頻率在120和30kHz之間，振動模式對應(yīng)于一個二維駐波。在兩個窄的頻率范圍內(nèi)