측정 원리 - 레이저 진동 측정

움직이는 물체에서 반사된 빛은 물체의 속도 (도플러 효과)에 비례하는 주파수 변화의 영향을 받습니다. 간섭계로 이 주파수 편이를 측정하면 물체의 진동 운동을 정확하게 결정할 수 있습니다.

도플러 효과

접근하는 (또는 이동하는) 소스에서 파동이 방출되면 연속 파고는 방출 된 것보다 더 작은 (더 큰) 시간 간격으로 검출기에 도달합니다. 이 현상은 주파수 편이로 인해 나타나고 잘 알려진 도플러 효과입니다. 음향 사례는 보행자를 지나가는 구급차 사이렌의 음조 변화에 대한 명백한 변화입니다. 파장 λ_c를 가진 레이저의 측정 된 주파수 편이 Δf_c는 속도 v에 비례하여 높은 정확도로 실제 진동 적용을위한 것입니다.

Δf_c = 2 v/λ_c

진동 측정

검출된 주파수 편이는 변위 d(t) 및 가속도 a(t)뿐만 아니라 레이저 광이 반사되는 표면의 속도 v(t)를 도출하는데 사용된다. 주파수 f와 변위 d(t) = Dsin(2πft)의 고조파 진동의 경우 변위, 속도 및 가속의 진폭은

A = 2π f V = 4π² f² D .

간섭계

주파수의 변화는 마하 젠더 간섭계를 통해 시계열로 변환 된 마하 젠더 간섭계를 통해 주파수 영역이 추가적인 전자 처리에 접근 할 수 있습니다. 간섭계 내에서 레이저 빔은 기준빔과 측정빔으로 분할됩니다. 프로브에서 반사된 빛은 참조빔과 간섭을 일으킵니다. 광 검출기에 기록된 강도는 기준빔의 강도 (I_c) 및 반사된 광 (I_v)을 제외하고, 광 경로 (Δz)의 차이에 의존하는 기여도를 포함한다.

I(t) = I_c + I_v + 2 (I_c I_v)^1/2 cos (2 π Δz(t)/λ) .

헤테로다인 확인

강도의 변화는 물체가 진동계에 접근하고 있는지 또는 진동계에서 멀어지고 있는지에 따라 다릅니다. 이 모호성은 헤테로다이닝에 의해 제거됩니다. 기준 빔의 주파수가 고정된 양 f_b만큼 시프트 될 때, 비 이동 프로브에 대한 두 빔의 간섭은 주파수 f_b와의 고조파 강도 변화를 초래한다. 이 반송파 신호 ∝ cos(2πf_b)는 측정 대상에서의 움직임에 의해 변조됩니다. 운동 방향에 따라 강도의 주파수가 더 크거나 작은 주파수로 이동합니다.

복조

측정 된 물체의 움직임에 대한 정보는 인텐시티로부터 복조를 통해 얻어진다. 디지털 신호로 변환한 후 신호 프로세서는 측정 대상의 변위 및 속도를 실시간으로 결정합니다. 복조 (디코딩이라고도 함)는 속도 또는 변위에 대해 수행됩니다.