基本介紹
- 中文名：雷射都卜勒測振儀
- 外文名：Laser Doppler Vibrometer
- 用途：振動速度、位移、加速度測量
儀器簡介,結構原理,套用領域,設備類型,
儀器簡介
雷射都卜勒測振儀（LDV）是利用雷射都卜勒效應對物體振動進行測量的一種測量儀器 。可用於對表面進行非接觸式振動測量的科學儀器。 LDV的雷射束被發射到待測物體的表面，並且由於該表面的運動使反射的雷射束產生都卜勒頻移，從中可提取表面的振動幅度和頻率。LDV無需進行質量載入即可進行振動測量，這對於MEMS等微納器件尤其重要。
結構原理
光學系統原理
光學系統原理
雷射測振儀的核心是一台高精密雷射干涉儀和一台信號處理器。高精密雷射干涉儀內的雷射器發出的偏振光（設頻率為F0）由分光鏡分成兩路，一路作為測量光，一路作為參考光。參考光通過聲光調製器具有一定頻移（F），測量光聚焦到被測物體表面，物體振動引起測量光都卜勒頻移（f=2v/λ）。系統收集反射光並與參考光匯聚在感測器上，這樣兩束光在感測器表面產生干涉，干涉信號的頻率為F0+F+f，攜帶了被測物體的振動信息，信號處理器將頻率信號轉換為物體振動的速度和位移信號。
都卜勒效應
光學系統原理
波在傳播過程中，其頻率會隨著波源、觀察者之間的相對運動而發生變化。當光照射到運動物體表面時，對光檢測器而言，由於物體的運動，使得從它表面散射的光的頻率發生變化，該頻率變化值與物體運動的速度、方向、波長以及入射光的方向有關。如果已知後面幾個參數，只要測量出散射光頻率的變化，便可得到運動物體的速度。
光外差干涉原理
光外差干涉即由兩束不同頻率的相干光同時投射到光電探測器光敏面上發生干涉，然後通過光電轉換的平方律效應得到它們之間的頻差，此頻差就是所需的都卜勒頻移，其餘與光波頻率接近或者更高的頻率信息因超出了光檢測器的頻率回響範圍而被濾掉。
套用領域
LDV被廣泛用於科學，工業和醫學套用。
例如：
航空航天– LDV被用作飛機零部件的無損檢查工具。
聲學– LDV是揚聲器設計的標準工具，也已用於診斷樂器的性能。
建築– LDV被用於橋樑和結構的振動測試。
汽車– LDV已在許多汽車套用中得到廣泛使用，例如結構動力學，制動診斷，噪聲，振動和粗糙度（NVH）的量化，精確速度的測量。
生物– LDV已用於多種套用，例如耳膜診斷和昆蟲傳播。
校準–由於LDV測量的運動可以直接根據光的波長進行校準，因此它們經常用於校準其他類型的感測器。
硬碟驅動器診斷– LDV已廣泛用於硬碟驅動器分析中，尤其是在磁頭定位領域。
牙科設備-LDV在牙科行業中用於測量潔牙機的振動信號，以提高振動質量。
地雷檢測– LDV在檢測掩埋的地雷方面顯示出巨大的希望。該技術使用諸如揚聲器之類的音頻源來激勵地面，從而使LDV用來測量地面振動的幅度，從而使地面振動很小。埋在地下的地雷上方的區域在地雷-土壤系統的共振頻率下顯示出更高的地速。已經證明了使用單光束掃描LDV，LDV陣列和多光束LDV進行地雷檢測。
安全性–LDV作為非接觸式振動感測器，具有遠程語音採集的能力。藉助視覺感測器（攝像機），可以選擇發生音頻事件的環境中的各種目標作為反射表面，以通過LDV收集聲信號。 LDV的性能在很大程度上取決於場景中選定目標（表面）的振動特性，雷射束髮射並從中返回。
材料研究–由於採用非接觸式方法，雷射振動計，特別是雷射掃描振動儀，可以測量碳板等現代材料的表面振動。振動信息可以幫助識別和研究缺陷，因為與沒有缺陷的材料相比，具有缺陷的材料將顯示出不同的振動曲線。
設備類型
設備主要類型
單點LDV–這是最常見的LDV類型。
掃描LDV–掃描LDV添加了一組X-Y掃描鏡，使單個雷射束可以在感興趣的表面上移動。
三維LDV–標準的LDV測量沿雷射束方向的目標速度。為了測量目標速度的所有三個分量，三維LDV通過三個獨立的光束來測量位置，這些光束從三個不同的方向發射到目標。這可以確定目標的完整平面內和平面外速度。
差分LDV–差分LDV測量目標上兩個位置之間的平面外速度差。
多光束LDV–多光束LDV同時測量多個位置的目標速度。
