3-23 激光多普勒干涉技术在振动测量中的应用

　　激光多普勒干涉技术用于振动测量的原理是：光源发射一束频率为f₀的光照射到物体表面，根据多普勒原理，运动物体接收到光信号后把它反射出来，在q₂的方向光接收器接收到频率为f光波信号，其频率随运动物体速度增加而增加。即速度为v的运动物体产生的多普勒频移为df。根据激光多普勒干涉技术的激光振动测量仪（包括单点和全场）的工作过程为：激光器发出的激光经过透镜分成两束光（见图1），图1中光束1是参考光束，直接被光检测器接收；另一束光经过一对可摆动的透镜照射在物体表面上，受运动物体表面粒子散射或反射的光为光束2，它被集光镜收集后由光检测器接收，经过干涉产生正比于运动物体速度的多普勒信号，通过频率和相位解调便可得到运动物体速度和位移的时间历程信号。

式中，f₀为光源频率；v为运动物体表面速度；q₁为入射光与物体运动方向的夹角；q₂为反（散）射光与物体运动方向的夹角；c为真空中的光速；l₀为真空中的波长。

　　运用PSV-300激光扫描系统对f 300mm´ 600mm、壁厚8mm的圆筒进行结构模态试验。采用单点随机激励法，使用PSV-300激光扫描系统内部产生的随机信号作为激励信号源。首先由激光头内部的微型摄像头将圆筒筒身摄像后把图形传至计算机并进行扫描试验前的布点，启动采集器后，激光将自动按扫描顺序进行扫描试验与数据采集，并实时在计算机内进行频响函数分析处理。表1为圆筒激光扫描试验结果与有限元计算结果的对比。从表1可以看出，试验得到结构的前三阶固有频率与计算值非常接近，最大测量相对误差为3.5%。

表 1 扫描试验与计算