激光干涉儀在振動計量中的應用

激光測振及其常用方法

  一般振動測試大致可以分為兩類。一類是測量設備和結構所存在的振動；另一類則是對設備或結構施加某種激勵，對其產(chǎn)生的振動進行測量。此類測振的目的是研究設備或結構的力學動態(tài)特性，然后根據(jù)對所測得的振動信號進行求和、平均、積分、微分等處理，計算出被測點的位移或速度、加速度和振動頻率；或者對所測得的振動信號在時域、頻域內(nèi)作進一步地分析和處理，如譜分析、相關分析等，進而確定被測對象的固有頻率、阻尼比、剛度、振型等振動參數(shù)，確定被測對象的頻率響應特性。激光測量這種非接觸測量由于其良好的精準性和實時性，已經(jīng)成為測量領域的熱點。同時由于電子學和光學技術的飛速發(fā)展，光電檢測已經(jīng)成為非接觸測量的一種主要方式。

激光干涉法

  利用激光的干涉特性，以激光的波長等參數(shù)為基礎，對元件的振動進行測量的方法叫激光干涉測振法。在振動沖擊計量測試中，我們經(jīng)常碰到量值溯源的問題，在量值溯源與傳遞系統(tǒng)鏈表里，振動沖擊計量基準可以溯源到基本量———長度和時間。振動和沖擊校準設備采用這種量值復現(xiàn)方式進行傳感器的校準時，稱其為“絕1對校準”。激光干涉儀是不可缺少的部分，其輸出的多普勒信號把已知的激光波長和振動的位移量對應起來，是一種絕1對的測量方法。目前在振動和沖擊專業(yè)中大量借助于激光干涉技術實現(xiàn)量值的復現(xiàn)，其具體實現(xiàn)就是采用激光干涉儀。

     激光干涉測量方法作為一種重要的非接觸式無損探測方法，日益得到廣泛的應用。然而該測量系統(tǒng)多采用各種分立的玻璃光學元件構成光路，不僅結構復雜，而且對光學元件的安裝、調試都有極苛刻的機械精度要求，靈活性、重復性較差，尤其是對探測系統(tǒng)位置的設置在許多重要場合的應用受到了限制。光纖傳感技術是近幾十年來迅速發(fā)展起來的一門新型科學。與傳統(tǒng)的各類傳感器相比，光纖傳感器具有一系列獨特的優(yōu)點，靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、耐高壓、防爆阻燃、光路可繞曲性好、幾何形狀具有多方面適應性等，使其成為在諸多環(huán)境下的有效測量手段。

激光干涉儀功能特點：

  精度高

  以激光干涉技術為核心，分辨力可達納米級；采用高精度環(huán)境補償模塊，解決了溫度、空氣壓力、相對濕度、材料溫度等環(huán)境因素對測量結果的影響；使用激光熱穩(wěn)頻控制系統(tǒng)，保證激光長期穩(wěn)頻精度；干涉鏡與主機分離設計，避免干涉鏡受熱變形，保證干涉光路穩(wěn)定。

  功能廣

  具有實現(xiàn)線性、角度、直線度、垂直度、回轉軸等幾何量的檢測功能。可以檢測數(shù)控機床、三坐標測量機等精密運動設備運動導軌的線性定位精度、重復定位精度等；同時也能檢測運動導軌的俯仰角、扭擺角、垂直度和直線度；并可以校準機床的回轉軸。

  可根據(jù)用戶設定的補償方式自動生成誤差補償表，為機床誤差修正的提供依據(jù)。

  具有動態(tài)測量(位移-時間曲線、速度-時間曲線、加速度-時間曲線)及測量振幅和頻率分析的功能，可進行機床振動測量與分析，滾珠絲桿的動態(tài)特性分析，驅動系統(tǒng)的響應特性分析等。

  可自動監(jiān)測環(huán)境溫度、材料溫度、環(huán)境濕度和大氣壓力的參數(shù)?？蛇x擇手動或自動進行環(huán)境補償。

  標準多

  內(nèi)置國內(nèi)外通用的標準，含國標(GB)、ISO(國際)、BS(英制)、美標、DIN(德標)、JIS(日標)共13份?？梢罁?jù)各種不同的機床標準分析處理數(shù)據(jù)，并可打印相應的曲線圖和數(shù)據(jù)報告。

  便攜性

  使用方便：準直激光后，輕易實現(xiàn)設備線性定位、重復定位精度、反向間隙、角度、直線度的測量。

  攜帶方便：基本重量為15kg，簡單便攜。

  可定制

  測量記錄采用集中式數(shù)據(jù)庫管理，可按被測件類型、生產(chǎn)單位、出廠編號、檢定員、送檢單位、設備編號、檢定日期和有效日期等查詢和管理檢定記錄；可將檢定數(shù)據(jù)輸出到Word、Excel文檔。

激光干涉儀的用途

激光干涉儀結合不同的光學鏡組，可實現(xiàn)線性測長、角度、直線度、垂直度、平行度、平面度等幾何參量的高精度測量。

在動態(tài)測量軟件的配合下，激光干涉儀可實現(xiàn)線性位移、角度和直線度的動態(tài)測量與性能檢測，以及進行位移、速度、加速度、振幅與頻率的動態(tài)分析。

使用環(huán)境

因為光學玻璃受熱變形將產(chǎn)生光學表面光圈的變化，溫度不穩(wěn)定將直接影響測量精度的可靠性，所以激光干涉儀的使用對環(huán)境也有一定的要求：

1、溫度要求在20℃左右，濕度不大于60%。

2、遠離振動源，以免條紋產(chǎn)生抖動影響測量精度的判斷。