激光测振仪工作原理

激光测振仪公式
激光测振仪是一种利用激光技术进行振动测量的仪器。

它通常利用激光的干涉原理，通过测量目标表面上的振动引起的光程差变化来确定振动的幅度和频率。

激光测振仪的公式可以表示为：
$$\Delta z= \frac{2 \Delta L}{n}$$
其中：
- $\Delta z$是目标表面上的位移变化量
- $\Delta L$是光程差的变化量
- $n$是介质的折射率
激光测振仪的原理是利用激光束与目标表面相交后，在目标表面上发生干涉现象。

当目标表面发生振动时，引起光束的入射点和出射点位置的微小变化，从而引起光程差的变化。

根据干涉的原理，我们可以通过测量光程差的变化来确定目标表面的振动状态。

激光测振仪通常包括激光发射器、光学系统、探测器和信号处理器等组成部分。

激光发射器发射出具有一定特性的激光束，经过光学系统聚焦到目标表面上。

当目标表面发生振动时，引起光程差的变化。

探测器接收到经过目标表面反射回来的激光束，通过信号处理器处理后输出振动的信息。

激光测振仪广泛应用于工程领域中对振动进行精确测量和分析
的需求，如机械振动、结构振动、声振动等。

它具有测量范围广、精度高、非接触式等优点，是一种重要的振动测量工具。

激光测振仪公式
摘要：
1.激光测振仪概述
2.激光测振仪的工作原理
3.激光测振仪的应用领域
4.激光测振仪的优缺点
5.结语
正文：
一、激光测振仪概述
激光测振仪是一种先进的非接触式测量仪器，可以对物体的振动特性进行可视化测量分析。

它通过在单点激光测振仪前面加两个扫描镜，运动控制系统控制扫描镜的偏转角度，来实现x、y 方向上的扫描测振。

此外，激光测振仪还配备摄像系统和软件分析系统，能实现二维、三维动画显示及数据分析等功能。

二、激光测振仪的工作原理
激光测振仪的工作原理是利用激光束对物体表面进行扫描，通过测量激光束在物体表面上的反射时间和幅度变化，来分析物体的振动特性。

配备的摄像系统可以捕捉物体表面的激光反射信号，并将其传输给软件分析系统，从而实现对物体振动的实时监测和分析。

三、激光测振仪的应用领域
激光测振仪广泛应用于大型结构、高温、柔软物体等接触式测量无法满足
的振动测量场景。

此外，激光测振仪还可以用于机械制造、航空航天、汽车工程、土木工程等领域，对各种结构和材料的振动特性进行测量和分析。

四、激光测振仪的优缺点
激光测振仪具有非接触式测量、高精度、高效率、灵活性高等优点。

但是，激光测振仪也存在一定的局限性，例如对测量距离和物体表面的反射性能有一定的要求，同时在复杂环境下的测量精度可能会受到影响。

五、结语
激光测振仪作为一种先进的非接触式测量仪器，具有广泛的应用前景和重要的实用价值。

激光测振仪基础激励模态一、激光测振仪的基本原理1.1 激光测振仪的概述激光测振仪是一种用于测量物体振动的仪器，它利用激光束对物体进行照射，并通过测量反射回来的光的频率变化来分析物体的振动状态。

1.2 激光测振仪的工作原理激光测振仪的工作原理基于多普勒效应。

当激光束照射到物体上时，物体的振动会导致反射光的频率发生变化。

通过测量这种频率变化，可以推断出物体的振动状态。

1.3 激光测振仪的基本组成激光测振仪主要由光源、光路系统、探测器和信号处理器等组件组成。

光源产生激光光束，光路系统将激光光束聚焦到被测物体上，探测器接收反射回来的光并将其转换为电信号，信号处理器对电信号进行处理和分析。

二、激励模态在激光测振仪中的应用2.1 激励模态的概述激励模态是激光测振仪中的一种常用测量模式。

它通过对被测物体施加外力来激发物体的振动，并通过测量振动响应来获取物体的振动特性。

2.2 激励模态的工作原理激励模态的工作原理是通过施加外力激发物体振动，并通过测量振动响应来获取物体的振动特性。

在激励模态中，激光测振仪将激光束照射到被测物体上，并施加外力使物体振动。

通过测量反射光的频率变化，可以分析物体振动的频率、振幅等特性。

2.3 激励模态的应用领域激励模态广泛应用于振动工程、材料科学、结构分析等领域。

它可以用于研究物体的固有振动频率、模态形态等特性，也可以用于评估物体的结构健康状态。

三、激励模态实验的步骤和注意事项3.1 激励模态实验的步骤1.准备实验样品和激光测振仪设备。

2.将激光测振仪的光源对准实验样品，并调整光路系统使激光光束聚焦到样品上。

3.施加外力激发实验样品的振动，并保持振动状态稳定。

4.启动激光测振仪的探测器和信号处理器，开始采集和分析振动信号。

5.根据实验需求，调整激光测振仪的参数，如采样频率、测量时间等。

6.完成实验后，关闭设备并进行数据分析和结果展示。

3.2 激励模态实验的注意事项1.在实验过程中要注意安全，避免激光直接照射到人眼。

激光干涉原理在振动测量中的应用激光干涉原理在振动测量中的应用0 引言振动量值的计量是计量科学中一个非常重要的方面。

在现实中，描述振动特性的最常用的量值是位移、速度、加速度。

常用的测振技术是接触式测量。

在测量物体上安装加速度传感器，利用加速度传感器的电荷输出信号实现加速度- 速度- 位移的相关测量。

如果测量较小物体的振动，附加的传感器质量往往影响被测物体的振动，从而产生测量误差；而且一些工作场合因被测物体表面影响或是测量条件的限制往往激光干涉原理在振动测量中的应用0 引言振动量值的计量是计量科学中一个非常重要的方面。

在现实中，描述振动特性的最常用的量值是位移、速度、加速度。

常用的测振技术是接触式测量。

在测量物体上安装加速度传感器，利用加速度传感器的电荷输出信号实现加速度-速度-位移的相关测量。

如果测量较小物体的振动，附加的传感器质量往往影响被测物体的振动，从而产生测量误差；而且一些工作场合因被测物体表面影响或是测量条件的限制往往不允许在被测物体表面安装测振传感器。

因此设计和开发新型的非接触式、高精度、实时性的测振技术一直是工程科学和技术领域中的重要任务。

由于激光的方向性、单色性和相干性好等特性，使激光测量技术广泛应用于各种军事目标的测量和精密民用测量中，尤其是在测量各种微弱振动、目标运动的速度及其微小的变化等方面。

1激光干涉测振原理激光干涉测振技术是以激光干涉原理为基础进行测试的一门技术，测试灵敏度和准确度高，绝大部分都是非接触式的。

激光干涉原理如图1 所示。

光源S处发出的频率为f、波长为入的激光束一部分投射到记录介质H（比如全息干板）上，光波的复振幅记为E1，另一部分经物体0表面反射后投射到记录介质H上，光波的复振幅记为E2。

其中：式中：A1和A2分别为光波的振幅；（T 1和（T 2分别是光波的位相；当E1和E2满足相干条件时，其光波的合成复振幅E为：光强分布I 为：式（4）的四项中前三项均为高频分量，只有第四项为低频分量，且与物体表面的状态有关。

激光测振仪
激光测振仪简介
激光测振仪是基于光学干涉原理，采用非接触式的测量方式，可以应用在许多其他测振方式无法测量的任务中。

频率和相位响应都十分出色，足以满足高精度、高速测量的应用。

使用非接触测量方式，还可以检测液体表面或者非常小物体的振动，同时，还可以弥补接触式测量方式无法测量大幅度振动的缺陷。

激光测振仪原理
He-Ne 激光器发出一定频率的偏振光（设频率为F0）由分光镜分成两路，一路作为测量，一路用于参考。

测量光通过声光调制器具有一定频移（F）,再被聚焦到被测物体表面，物体振动引起多普勒频移（f）。

系统再收集反射光与参考光汇聚在传感器上，这样两束光产生在传感器表面产生干涉，干涉信号的频率为F+f，携带了被测物体的振动信息。

信号处理器将频移信号转换为速度和位移信号。

应用领域
激光测振仪采用非接触式动态干涉测量技术，在以下各方面有广泛的应用：
l 马达回转动态精度测试；
l 机床动态精度测试；
l 生命科学、医学、动物学研究；
l 汽车工业：发动机、齿轮、制动器、轮胎、排气系统、车身等；
l 微机电系统（MEMS）动态测试；
l 桥梁、建筑振动测试。

激光测振仪主要技术参数
操作温度
3°C~45°C
操作湿度
<90% 电源
100~230Vrms 50-60hz 激光
氦氖激光632.8nm 工作距离
0.35m~20m 最大速度范围
10m/s 频率范围
DC~2.5MHz 典型精度 1% 激光测振仪光学头 激光测振仪控制箱。

激光测振仪的工作原理主要基于激光多普勒效应和光外差干涉技术。

具体来说，这项技术涉及以下几个关键原理：
1. 多普勒效应：当激光照射到振动的物体上时，由于物体的移动，散射回来的光波频率会发生变化。

这种现象称为多普勒频移。

通过测量这种频率的变化，可以确定物体的振动速度。

2. 光外差干涉：在这种方法中，通常会使用两束相干光——一束照射到振动物体上，另一束作为参考。

这两束光反射回来后会在探测器处产生干涉，形成可检测的干涉条纹。

分析这些条纹的变化可以获得物体振动的信息。

3. 鉴频与鉴相原理：通过锁相环技术求得多普勒频移，直接获取对应物体的振动速度（鉴频）。

或者通过正交混频后的I和Q信号，根据反正切公式获得参考光路及测量光路的相位差，从而得到被测物体的振动位移（鉴相）。

4. 外差与零差干涉：在外差干涉中，对指向物体的光束或参考光束施加一个固定频率的移频，然后对干涉信号进行处理以提取振动信息。

而零差干涉不进行移频处理，直接得到一个零频附近的多普勒调频信号，再通过光学方式解调得到相位信息。

总的来说，激光测振仪具有非接触式、高空间分辨率、宽响应频带和高速度分辨率等优点，能够进行远距离测量，并且测量时间短，线性度高。

这些特性使其在高频范围内的振动测量中表现出色，且性能不受测量距离的影响。

激光测振仪内外测振原理激光测振与人类的生产生活是息息相关的，在材料探伤、机械系统的故障诊断、噪声消除、结构件的动态特性分析及振动的有限元计算结果验证等方面广泛应用。

此项测量技术方法促使人类的生产生活质量向着更好更完善的方向发展，随着激光振动测量技术的成熟与完善，高精度、高效率、低成本的测量方案必将实现并走向成熟。

面外测振偏振光从氦氖激光分束器分裂成两束，一个用于测量，一个用于参考。

前者通过调制提供频移F，并且集中在样品表面。

系统收集物体的反射光束和在传感器表面干涉的参考光束。

由于多普勒效应，干涉频率是F+f,f是将要测量的样品振动频率。

由于多普勒频移与速度成正比，也就是f = 2v/λ，f是频率。

从传感器出来的信号与输出电压信号成线性比例关系。

也就是U=k×(F+f)+L=k×f+L‘, U是输出电压L, L’是常数，电压信号的直流部分被高通滤波器除去，所以输出信号是U=k×f=2kv/ λ.因此电压和振动速度成比例，也就是说v=k‘×U，k’是常数.面内测振激光内测振仪测量的是垂直于两个汇聚激光探针平分线平面内的表面移动速度。

背散色激光的频移（多普勒效应）决定了速度。

信号处理把振动（交流电源）组件和连续运动（直流电源，平均速度）分开。

在测量头里面，输出激光被分成两束。

探测光离开测量头，在待测移动表面，以一个已知的角度Φ汇聚和交叠。

两束交叠的光作用在由平行光和暗条纹构成的干涉图样的3D区域（测量范围）将要测量的表面切割了测量体积，显示和散色条纹的中间部分。

边缘间距d仅由交叉半角Φ和光的波长λ决定。

波长的稳定，产品的设计与生产对保持两个变量不变是很重要的.多普勒频移和速度直接成正比例.嘉兆公司拥有40年测试测量行业经验，专业的销售、技术、服务团队，在众多领域都非常出色，包括：通用微波/射频测试、无线通信测试、数据采集记录与分析、振动与噪声分析、电磁兼容测试、汽车安全测试、精密可编程测量电源、微波/射频元器件、传感器等并分别在深圳、北京、上海、武汉、西安、沈阳、珠海、成都设有全资分公司、生产工厂、办事处。

Advances in Education教育进展, 2019, 9(6), 650-659Published Online November 2019 in Hans. /journal/aehttps:///10.12677/ae.2019.96106Application of Laser VibrationInstrument in Vibration TestTeachingShuyong Liu1, Yongbao Liu1, Jinfang Lu2, Kai Chai3*, Pan Su11College of Power Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan Hubei2College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha Hunan3College of Naval Architecture and Ocean, Naval University of Engineering, Wuhan HubeiReceived: Oct. 3rd, 2019; accepted: Oct. 17th, 2019; published: Oct. 24th, 2019AbstractThe application of a novel laser vibration tester in vibration monitoring experimental teaching is discussed. Firstly, the main characteristics and use occasions of the instrument are analyzed. Se-condly, the experimental bench and experimental steps are designed. Thirdly, the different para-meters under the condition of the test results are compared. Then, the time domain curve and the frequency domain characteristic curve of the vibrating body are obtained. Finally, the factors af-fecting the test results and the precautions are discussed, which lays a foundation for the applica-tion of laser vibration tester in engineering practice.KeywordsLaser Vibration Instrument, Vibration Monitoring, Experimental Teaching激光振动测试仪在振动测试教学中的应用刘树勇1，刘永葆1，卢锦芳2，柴凯3*，苏攀11海军工程大学，动力工程学院，湖北武汉2湖南大学，土木工程学院，湖南长沙3海军工程大学，舰船与海洋学院，湖北武汉收稿日期：2019年10月3日；录用日期：2019年10月17日；发布日期：2019年10月24日*通讯作者。