电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究

柳　康，王辉林，孙士钦

(山东理工大学 仪器科学与技术系，淄博 255049)

引　言

旋转机械转轴的振动测量和监控是故障分析和诊断的主要手段，随着旋转机械不断朝高转速和高精密的方向发展，对振动测量的要求也在不断提高[1]。近年来，随着激光器的发展，激光测振成为测振技术研究的主流，而其中激光多普勒测振技术又以其高精度和抗干扰能力强等优势成为研究的热点[2]。目前激光多普勒测振装置已有成熟的产品问世，但绝大多数都是国外研发的，并且价格昂贵测量成本较高。如美国OMS公司LaserPointLP01型振动测试仪就是应用激光多普勒效应，可以在5m工作距离内实现最小振动偏移0.1nm的精密测量，但因其使用声光调制技术[3]，光路复杂、成本较高、普及性较差。为了在保证测量精度的前提下降低成本，实现便携式的现场测量，提出了电子直接调制的激光多普勒相干测量系统。通过电子直接调制激光束频率[4]，克服了声光调制光路复杂的缺点，降低了成本、减小了体积，有利于便携的现场测量，通过二次混频和取样积分等信号处理措施，使测量系统的精度更高。

1　理论分析和数学模型

半导体激光器通过驱动电路的调制产生频率为f1的光束[5]，经分光镜后分为频率相同的两束:其中一束作为测量光束经透镜L1汇聚于被测物体一点，被测物体特定方向的运动使光束产生多普勒频移并反射得到频率为f2的光束，经过透镜L2后被光电探测器接收;另一束作为参考光束也经透镜L2后被光电探测器接收。……