Page 62 - 无损检测2022年第十期

程俊伟,等:
基于共线光外差干涉的微振动检测

图 3 两路信号拍频图
差干涉测振系统具有良好的线性响应度。取振动幅

图 6 改进系统测量的 10kHz解调波形与频谱
值为1V , 频率为8kHz时的解调波形与频谱如图4
所示。

图 7 压电陶瓷实际位移与标准位移对比结果
结果波形无失真, 没有低频漂移现象, 频谱上只有
10kHz , 几乎无噪声成分, 抗干扰性能大幅提高。

图 4 8kHz解调波形与频谱 将试验中实际测量的压电陶瓷位移和其标准振

动位移相比较, 得到的对比结果如图 7 所示, 使用最
从图 4 中可以看出解调信号波形几乎无失真,

小二乘法得出系统的测量分辨率为 2.1nm 。

信号主频为 8kHz , 干扰噪声非常微弱, 证明系统的
抗噪性能优越, 并且对振动情况的解调还原度高。 3 结论
将传统测量系统与改进系统在同一环境下测得
以传统光外差干涉系统为基础, 设计了一种对

的结果进行对比, 振动幅值为 1V , 频率为 10kHz
称式结构的共线光外差干涉微振动检测系统。通过
时的传 统 与 改 进 系 统 的 两 组 解 调 结 果 如 图 5 , 6
测量压电陶瓷振动, 对该系统的可行性进行验证, 试
所示。
验结果表明两路探测信号的幅值分别为 936mV 和

1.1V , 相 比 传 统 的 外 差 干 涉 测 量 信 号 幅 值 提 高

15 倍左右, 频率都为 30.12 MHz , 信号波形稳定且
无失真, 解调频率精准且噪声很小, 系统分辨率为

2.1nm 。
参考文献:

[ 1 ] 贠慧敏 . 单频固体激光 MACH-ZEHNDER 干涉仪微
振动测量技术研究[ D ] . 西安: 西安理工大学, 2021.
[ 2 ] 张鹏, 崔建军 . 外差干涉仪非线性误差补偿抑制与测

图 5 传统系统测量的 10kHz解调波形与频谱 量研究进展[ J ] . 激光与光电子学进展, 2021 , 58 ( 11 ):
对比两组解调结果可以看出, 传统测量系统测 1100003.

得的信号频谱上不只有主频 10kHz , 还存在明显的 [ 3 ] 刘杰坤, 马修水, 马 勰 . 激 光 多 普 勒 测 振 仪 研 究 综 述
噪声频谱, 可见其抗噪性能差, 信号幅值抖动明显, [ J ] . 激光杂志, 2014 , 35 ( 12 ): 1-5.
不利于微振动信号的分析; 改进后的测量系统解调 ( 下转第 68 页)
8
2
2022 年 第 44 卷 第 10 期

无损检测