专利名称：全光纤激光多普勒三维测振仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光测试领域，尤其是涉及全光纤激光多普勒三维测振仪。
背景技术：
测振动的方法包括电测量法和光学測量法。电测量法主要是将振动传感器粘贴在測量部位，求得器件振动模式分布。该测量法具有很多局限性无法在恶劣环境下进行测量，例如强电磁环境，高温等环境；不适用于测量特殊器件的振动模式，如微结构，高速旋转物体等；不能完成对器件高空间密度的振动模式测量，振动传感器带来的质量加载效应不能忽略；另外，振动传感器的安装和卸载过程也非常麻烦。
光学測量方法最大的优点就是具有非接触测量的优点，主要有全息法、数字散斑法、光三角法和多普勒测量技术等。全息法和数字散斑法都存在信噪比低，实时测量性能差和数据处理复杂等缺点。光三角法的位移分辨率较低，測量范围和工作距离较小。激光多普勒测振技术通过检测激光照射到运动物体上的多普勒频移，从而得到物体运动的速度和位移。利用光学多普勒效应发展起来扫描激光多普勒测振仪能够完成μm量级到m量级物体的振动测量，位移分辨率达到2 nm,工作距离可达50 m,測量振动频率达到MHz量级，是一种应用非常广泛的非接触测振技术，但是扫描激光多普勒测振仪只能測量一维振动，另外采用的是分离器件，结构复杂。近来德国的Ploytec公司报道了激光多普勒三维测振仪，型号为PSV_400_3D，该测振仪采用三个独立的扫描激光多普勒测振仪以不同的角度同时对准器件的ー个点，从而完成对该点的三维振动速度測量。但是该系统采用分离的光学元件，具有三个独立的激光发射头，所以具有体积庞大、操作复杂、价格昂贵等缺点。

实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述存在的问题，提供一种全光纤激光多普勒测振仪，利用光学多普勒效应通过Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件与组合式光纤探头、光电转换器、上位机配合工作，方便測量振动物体三维方向振动速度。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是—种全光纤激光多普勒三维测振仪包括组合式光纤探头、Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件、示波器、上位机，所述组合式光纤探头第一端ロ与Z方向测量组件第一端ロ连接，组合式光纤探头第二端ロ、组合式光纤探头第三端ロ与X方向测量组件第一端ロ、X方向测量组件第二端ロ连接，组合式光纤探头第四端ロ、组合式光纤探头第五端ロ与Y方向测量组件第一端ロ、Y方向测量组件第二端ロ连接，Z方向测量组件第二端ロ与示波器第一端ロ连接，X方向测量组件第三端ロ、X方向测量组件第四端ロ分别与示波器第二端ロ、示波器第三端ロ连接，Y方向测量组件第三端ロ、Y方向测量组件第四端ロ分别与示波器第四端ロ、示波器第五端ロ连接，示波器第六端ロ与上位机连接，所述Z方向是第一探头的激光发射方向，X方向为与Z方向垂直在第二端口和第四端ロ的连线方向，Y方向为与Z方向垂直在第三端口和第五端ロ的连线方向。所述Z方向测量组件包括光纤位移干涉仪、波分复用器，所述组合式光纤探头第一端ロ与波分复用器第一端ロ连接，波分复用器第二端ロ与光想位移干涉仪一端ロ连接，光纤位移干涉仪另一端ロ与示波器第一端ロ连接。所述X方向测量组件包括第一光纤耦合器、第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块，组合式光纤探头第二端ロ、组合式光纤探头第三端ロ分别与第一光纤耦合器第一端ロ、第一光纤稱合器第二端ロ连接，第一光纤稱合器第三端ロ、第一光纤稱合器第四端ロ分别与第一光纤信号处理模块一端ロ、第二光纤信号处理模块一端ロ连接，第一光纤信号处理模块另一端ロ，第二光纤处理模块另一端ロ分别与示波器第二端ロ、示波器第三端ロ连接，其中第一光干渉信号与第二光干渉信号频率相同，相位差T ;所述Y方向测量组件包括第二光纤耦合器、第三光纤信号处理模块、第四光纤信号处理模块，组合式光纤探头第四端ロ、组合式光纤探头第五端ロ分别与第二光纤耦合器第一端ロ、第二光纤耦合器第二端ロ连接，第二光纤耦合器第三端ロ、第二光纤耦合器第四端ロ分别与第三光纤信号处理模块一端ロ、第四光纤信号处理模块一端ロ连接，第三光纤信号处理电路另一端ロ、第四光纤信号处理电路另一端ロ分别与示波器第四端ロ、示波器第五端ロ连接，其中第三光干渉信号与第四光干渉信号频率相同，相位差为T。所述组合式光纤探头包括第一探头I、第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5、支架，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头、第五探头由支架固定，第一探头I、第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5位干与Z方向垂直的平面上，第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5分别对称设置在第一探头I周围，第二探头2、第一探头
I、第四探头4形成一条以第一探头I为中点的直线；第三探头3、第一探头I、第五探头5形成一条以第一探头I为中点的直线，并且第三探头3、第一探头I、第五探头5形成的直线与第二探头2、第一探头I、第四探头4形成的直线垂直，所述第一探头I为第一端ロ，第二探头2为第二端ロ，第三探头3为第三端ロ，第四探头4为第四端ロ，第五探头5为第五端ロ，所述第一探头I与波分复用器连接，所述第二探头2、所述第四探头4分别与第一光纤耦合器连接，所述第三探头3，所述第五探头5分别与第二光纤耦合器连接。所述第二探头2与第四探头4沿Z方向夹角为Θ，所述Θ为1° 45°，第三探头3与第五探头5沿Z方向夹角为Θ，所述Θ为1° 45°。所述第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块、第三光纤信号处理模块、第四光纤信号信号处理模块分别包括光纤放大器、光纤滤波器、光纤衰减器、光电转换器、光电转换器，所述第一光纤稱合器第三端ロ、第一光纤稱合器第四端ロ、第二光纤稱合器第三端ロ、第二光纤I禹合器第四端ロ分别与光纤放大器输入端连接，光纤放大器输出端、光纤滤波器、光纤衰减器、光电转换器、示波器依次顺序连接。所述Z方向測量组件还包括第一可见光激光器，所述X方向測量组件还包括第二可见光激光器，所述Y方向測量组件还包括第三可见光激光器，所述第一可见光激光器与波分复用器第三端ロ连接，第二可见光激光器与第一光纤耦合器第五端ロ连接，第三可见光激光器与第二光纤稱合器第五端ロ连接。所述若第一光纤耦合器、第二光纤耦合器为3*3单模光纤耦合器，则相位差为T为120° ,所述3*3单模光纤稱合器输出端的分光比为1:1:1 ;若所述第一光纤稱合器、第二光纤率禹合器为4*4单模光纤稱合器,则相位差为T为90°。[0016]从上述本实用新型的结构特征可以看出，其优点是I)本实用新型采用的是光纤结构，因此结构紧凑、小巧、采用光通信行业发展成熟的器件，因此价格便宜。2)本实用新型通过Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件结合组合式光纤探头、光电转换器、上位机等方便的測量振动物体測量速度。3)本实用新型只需要光纤位移干涉仪提供激光光源，利用组合式探头便可以完成振动物体的三维振动速度测量。由于光纤位移干涉仪提供的激光光源波长通常不可见，本实用新型采用了三个可见光激光器，这样就可以在组合式光纤探头前面形成一个可见光点，当可见光点作用在振动物体上，便可以完成振动物体三维振动速度測量，调节非常方便。

本实用新型将通过例子并參照附图的方式说明，其中图I是本实用新型结构原理图；图2组合式光纤探头主视图；图3组合式光纤探头侧面剖视图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。定义所述Z方向是第一探头I的激光发射方向，X方向为与Z方向垂直在组合式光纤探头第二端口和组合式光纤探头第四端ロ的连线方向，Y方向为与Z方向垂直在组合式光纤探头第三端口和组合式光纤探头第五端ロ的连线方向。光纤位移干涉仪引用2009年的《可判向光纤位移干涉仪在振动测量中的应用》第36卷第10期以及专利《一种全光纤位移干涉仪》，专利号200510022172.X。实施例一如图I所示，ー种全光纤激光多普勒三维测振仪，包括组合式光纤探头、Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件、示波器、上位机，所述组合式光纤探头第一端ロ与Z方向测量组件第一端ロ连接，组合式光纤探头第二端ロ、组合式光纤探头第三端ロ与X方向测量组件第一端ロ、x方向测量组件第二端ロ连接，组合式光纤探头第四端ロ、组合式光纤探头第五端ロ与Y方向测量组件第一端ロ、Y方向测量组件第二端ロ连接，Z方向测量组件第二端ロ与示波器第一端ロ连接，X方向测量组件第三端ロ、X方向测量组件第四端ロ分别与示波器第二端ロ、示波器第三端ロ连接，Y方向测量组件第三端ロ、Y方向测量组件第四端ロ分别与示波器第四端ロ、示波器第五端ロ连接，示波器第六端ロ与上位机连接，所述Z方向是第一探头的激光发射方向,X方向为与Z方向垂直在第二端口和第四端ロ的连线方向，Y方向为与Z方向垂直在第三端口和第五端ロ的连线方向。Z方向测量组件包括光纤位移干涉仪、波分复用器，所述组合式光纤探头第一端ロ与波分复用器第一端ロ连接，波分复用器第二端ロ与光想位移干涉仪一端ロ连接，光纤位移干涉仪另一端ロ与示波器第一端ロ连接。X方向测量组件包括第一光纤耦合器、第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块，组合式光纤探头第二端ロ、组合式光纤探头第三端ロ分别与第一光纤稱合器第一端ロ、第一光纤稱合器第二端ロ连接，第一光纤稱合器第三端ロ、第一光纤耦合器第四端ロ分别与第一光纤信号处理模块一端ロ、第二光纤信号处理模块一端ロ连接，第一光纤信号处理模块另一端ロ，第二光纤处理模块另一端ロ分别与示波器第二端ロ、示波器第三端ロ连接，其中第一光干渉信号与第二光干渉信号频率相同，相位差T ;Y方向测量组件包括第二光纤耦合器、第三光纤信号处理模块、第四光纤信号处理模块，组合式光纤探头第四端ロ、组合式光纤探头第五端ロ分别与第二光纤耦合器第一端ロ、第二光纤耦合器第二端ロ连接，第二光纤耦合器第三端ロ、第二光纤耦合器第四端ロ分别与第三光纤信号处理模块一端ロ、第四光纤信号处理模块一端ロ连接，第三光纤信号处理电路另一端ロ、第四光纤信号处理电路另一端ロ分别与示波器第四端ロ、示波器第五端ロ连接，其中第 三光干渉信号与第四光干渉信号频率相同，相位差为Τ。该测振仪采用全光纤结构，实施例ニ在实施例一基础上，如图2所示，组合式光纤探头包括第一探头、第二 探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5，所述第一探头I、第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5固定在支架上，所述第一探头I、第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5位干与Z方向垂直的平面上，第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5分别对称设置在第一探头I周围，第二探头2、第一探头I、第四探头4形成一条以第一探头I为中点的直线；第三探头3、第一探头I、第五探头5形成一条以第一探头I为中点的直线，并且第三探头3、第一探头I、第五探头5形成的直线与第二探头2、第一探头I、第四探头4形成的直线垂直。如图3所示，第一探头I同时发射和接收激光，第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5这四个小探头只接收激光，第一探头I、第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5这五个探头由支架固定，并且这5个探头可以是光纤准直器或者其它与单模光纤耦合的光探头。測量中只需要将可见激光会聚点落在振动物体表面，可以完成物体三维振动測量，如图3所示。设计要求第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5这四个探头发射的可见光会聚在第一探头发射的可见激光束上，根据光的可逆性原理，第二探头2、第三探头3、第四探头4、第五探头5这四个探头从第一探头I接收的发射激光光强才能达到最大。在组合式光纤探头，第一探头I完成振动物体反射到Z方向激光光束的检测，经过Z方向測量组件进行光纤信号处理；第ニ探头2和第四探头4完成振动物体反射到Y方向激光光束測量，经过Y方向測量组件进行光纤信号处理；第三探头3和第五探头5完成振动物体反射到X方向激光光束測量，经过X方向測量组件进行光纤信号处理；分别经过Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件处理后的光干渉被转换为振动物体Z方向、X方向、Y方向光干渉信号的电信号，然后通过示波器将这些光干渉信号的电信号形式进行显示与存储，再通过上位机进行信号处理计算得出振动物体三维方向的速度。使得全光纤激光多普勒测振仪完成振动速度的三维测量。I) Z方向干涉信号测量通过第一探头反射到波分复用器的振动物体Z方向光干渉信号，可经过光纤位移干涉仪测量，得到振动物体反射到Z方向光干渉信号频率为Fz，光纤位移干涉仪测得到光干渉信号(需要经过光电转换，不然没办法存储，电信号的频率和光干渉信号的频率一祥，幅度成正比)经过示波器存储显示后，最后通过上位机计算光干渉信号处理，通过如下公式Fz=2*Vz /λ，得到 Vz= Fz* λ/2，其中λ表示光纤位移干涉仪发射激光的波长，Fz表示示波器记录的干渉信号的频率。2) X方向干涉信号测量第二探头2和第四探头4构成的两个端ロ接第一光纤耦合器三个输入端ロ中的任意两个端ロ，第一光纤耦合器的三个输出端ロ中的任意两个端ロ分别连接第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块。第二探头和第四探头反射振动物体X方向的激光光束经过第一光纤耦合器得到光干渉信号；再分别经过第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块形成了频率相同为Fx,相位差为120°的电信号(其中经过第一光纤信号处理模块、第一光纤信号处理模块处理后的电信号的频率和处理前的光干渉信号的频率一祥，幅度成正比，经过示波器存储显示后，最后上位机通过如下公式Fx=2*Vx*sin θ / λ ,得到振动物体反射到Y方向的速度Vx= Fx* λ / 2sin Θ，其中λ表示光纤位移干涉仪发射激光的波长，Fx表示波器记录的干渉信号的频率。在上述信号处理过程中，第一光纤稱合器输入端为两路光干涉信号,则第一光纤耦合器通过下列公式
I η + I λ^ r , f s ν( ) . 1
I1=--- 4-cos[4ti| —~df + φ](I)
3Λ0 Ag
Ji = il^l± +CQ^4Kir' + [20°](2)
2 33-°其中Io表示组合式光纤探头第二端ロ接收的激光光強，Id表示组合式光纤探头第四端ロ接收的激光光強，φ表示振动物体反射激光进入第一光纤耦合器三个输入端ロ中的任意两个端ロ的固有相位差，Vt即Vx，I)和2)式结合起来才能保证判断振动物体的反向点和完成低于λ /2位移的測量，得到两路光干渉信号的频率。3) Y方向干涉信号测量第三探头3和第五探头5构成的两个端ロ接第二光纤耦合器三个输入端ロ中的任意两个端ロ，第二光纤耦合器的三个输出端ロ中的任意两个端ロ分别连接第三光纤信号处理电路、第四光纤信号处理电路，第三探头3和第五探头5反射振动物体Y方向的激光光束经过第二光纤耦合器后形成光干渉信号；然后分别经过第三光纤信号处理模块和第四光纤信号处理模块形成了频率相同为Fy，相位差为120°的电信号，(其中经过第三光纤信号处理模块、第四光纤信号处理模块出后的电信号频率和处理前的光干渉信号的频率一祥，幅度成正比，经过示波器存储显示后，最后上位机通过如下公式Fy=2*Vy*sin Θ / λ ,得到振动物体反射到Y方向的速度Vy= Fy* λ / 2sin Θ，其中λ表示光纤位移干涉仪发射激光的波长，Fy表示波器记录的干渉信号的频率。在上述信号处理过程中，由于第一光纤耦合器输入端为两路光干渉信号，则第二光纤耦合器通过下列公式(I)和公式(2)其中Io表示组合式光纤探头第三端ロ接收的激光光強，Id表示组合式光纤探头第五端ロ接收的激光光強，φ表示振动物体反射激光进 入第二光纤耦合器三个输入端口中的任意两个端ロ的固有相位差，Vt即Vy，则公式I)和公式2)式结合起来才能保证判断振动物体的反向点和完成低于λ /2位移的測量，得到两路光干渉信号的频率。总之，由上述Z方向干渉信号測量、X方向干渉信号測量、Y方向干渉信号測量光干涉信号进过上位机信号处理后，则振动速度V为V=Vx · i+Vy · j+Vz · k , V 的大小为 ψ\ =+V/其中i，j, k表示X方向，y方向和z方向上的单位矢量，V即表示三维振动速度，三维振动速度是ー个矢量，由三个分量构成，即Vx，Vy和Vz。k表示既有速度大小信息，又有方向信息。实施例三，在实施例ニ基础上，如果振动面是理想的镜面，第二探头2和第四探头4不可能同时接收到第一探头I发射激光的反射光。但是实际上没有理想的镜面，从第一探头I发射的激光照射在振动面上，振动面会向各个方向反射光，第二探头2和第二探头4都能接收一部分反射光，或者叫散射光。第二探头2与第四探头4沿Z方向夹角Θ、第三探头3与第五探头5沿Z方向夹角为Θ选择要合适，夹角Θ变大，第二探头2和第四探头4接收的光会減少，干渉信号的频率增加，夹角Θ变小，第二探头2和第四探头4接收的光会减加，干渉信号的频率减小，必须选择合适的夹角Θ。夹角Θ —般在1° 45°之间。实施例4 :在实施例三基础上,第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块、第三光纤信号处理模块、第四光纤信号处理模块分别包括光纤放大器，即掺铒光纤放大器，用于对光纤信号进行放大处理；光纤滤波器，用于对光纤放大器输出信号进行滤波处理；光纤衰减器，用于对光纤滤波器输出信号进行衰减处理；光电转换器，用于对光纤衰减器输出信号进行光电信号转换)，不波器(用于显不光电转换器处理后的信号。光纤位移干涉仪发射波长为1550nm、1064nm或者1310nm的激光，可见光激光器发射波长为632 nm或者532nm的激光，光纤位移干涉仪和可见光激光器连接波分复用器两个输入端ロ，波分复用器的复用波长是980nm和1550nm。波分复用器的输出端ロ接光纤组合式探头中间的小探头。实施例五在实施例四基础上，Z方向测量组件还包括第一可见光激光器,用于发射Z方向激光光束，并依次通过波分复用器、组合式光纤探头第一端ロ后形成振动物体测量点。X方向测量组件还包括第二可见光激光器，用于发射X方向激光光束，并通过第一光纤耦合器后，再分别通过组合式光纤探头第二端ロ、组合式光纤探头第四端ロ形成与第一可见光激光器測量点重合的測量点，其中第一光纤耦合器的三个输出端口中的任意两个端ロ分别连接第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块，第一光纤耦合器的第三个输出端ロ连接可见光激光器。Y方向測量组件还包括第三可见光激光器，用于发射Y方向激光光束，并通过第二光纤耦合器后，再分别通过组合式光纤探头第三端ロ、组合式光纤探头第五端ロ形成与第一可见光激光器测量点重合的测量点，其中第二光纤稱合器的三个输出端ロ中的任意两个端ロ分别连接第三光纤信号处理模块、第四光纤信号处理模块，第二光纤率禹合器的第三个输出端ロ连接可见光激光器。第一可见光激光器、第二可见光激光器、第三可见光激光器，使不可见激光的传输路径可见，克服光纤位移干涉仪本身激光不可见的缺点，有利于全光纤激光多普勒测振仪对准振动物体表面，也就是说当可见激光会聚点落在振动物体表面上吋，就表明全光纤激光多普勒测振仪对准物体表面。一方面防止不可见激光造成潜在的危险，比如照射在人眼，以及其他易燃易爆等物体上等，ニ是便于组合式探头对准振动物体表面。用于保证振动表面的反射光能够进入X方向，根据光路的可逆原理，如 果X方向发射的光照射到了振动物体表面，就可以保证反射光进入X方向。需要注意的是三个光束的交点必须落在振动物体表面上，这样才能保证X方向有光进入。实施例六在实施例五基础上，若第一光纤耦合器、第二光纤耦合器为3*3单模光纤率禹合器，贝1J其分光比为I :1 :1，输出3路相位差分别为120° ,若第一光纤稱合器、第二光纤耦合器为4*4单模光纤耦合器，则输出3路相位差分别为90°，此设计中不采用2*2单模光纤耦合器的原因是，若2*2单模光纤耦合器，通过公式(I)只有一路干渉信号，只能得到干涉信号的频率，当频率值为O时，代表速度也为0，但是我们不清楚物体是正向继续运动，还是反向了 ；另外只有振动物体的位移大于λ/2，我们才能通过程序得到振动物体的速度。当位移小于λ/2，我们得不到振动物体的速度。也就是说一路干渉信号不能完成振幅小于λ /2的速度測量，其中3*3单模光纤耦合器、4*4单模光纤耦合器(生产厂家是上海瀚宇光纤通信技术有限公司，型号分别为为3*3单模光纤耦合器、4*4单模光纤耦合器)。本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是ー系列等效或类似特征中的ー个例子而已。
权利要求1.一种全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于包括组合式光纤探头、Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件、示波器、上位机，所述组合式光纤探头第一端口与Z方向测量组件第一端口连接，组合式光纤探头第二端口、组合式光纤探头第三端口与X方向测量组件第一端口、X方向测量组件第二端口连接，组合式光纤探头第四端口、组合式光纤探头第五端口与Y方向测量组件第一端口、Y方向测量组件第二端口连接，Z方向测量组件第二端口与示波器第一端口连接，X方向测量组件第三端口、X方向测量组件第四端口分另IJ与示波器第二端口、示波器第三端口连接，Y方向测量组件第三端口、Y方向测量组件第四端口分别与示波器第四端口、示波器第五端口连接，示波器第六端口与上位机连接，所述Z方向是第一探头的激光发射方向，X方向为与Z方向垂直在第二端口和第四端口的连线方向，Y方向为与Z方向垂直在第三端口和第五端口的连线方向。
2.根据权利要求I所示的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述Z方向测量 组件包括光纤位移干涉仪、波分复用器，所述组合式光纤探头第一端口与波分复用器第一端口连接，波分复用器第二端口与光想位移干涉仪一端口连接，光纤位移干涉仪另一端口与示波器第一端口连接。
3.根据权利要求I所示的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述X方向测量组件包括第一光纤耦合器、第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块，组合式光纤探头第二端口、组合式光纤探头第三端口分别与第一光纤稱合器第一端口、第一光纤稱合器第二端口连接，第一光纤耦合器第三端口、第一光纤耦合器第四端口分别与第一光纤信号处理模块一端口、第二光纤信号处理模块一端口连接，第一光纤信号处理模块另一端口，第二光纤处理模块另一端口分别与示波器第二端口、示波器第三端口连接，其中第一光干涉信号与第二光干涉信号频率相同，相位差为T。
4.根据权利要求I所示的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述Y方向测量组件包括第二光纤耦合器、第三光纤信号处理模块、第四光纤信号处理模块，组合式光纤探头第四端口、组合式光纤探头第五端口分别与第二光纤稱合器第一端口、第二光纤稱合器第二端口连接，第二光纤耦合器第三端口、第二光纤耦合器第四端口分别与第三光纤信号处理模块一端口、第四光纤信号处理模块一端口连接，第三光纤信号处理电路另一端口、第四光纤信号处理电路另一端口分别与示波器第四端口、示波器第五端口连接，其中第三光干涉信号与第四光干涉信号频率相同，相位差为T。
5.根据权利要求I至4中之一所述的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述组合式光纤探头包括第一探头、第二探头、第三探头、第四探头、第五探头、支架，所述第一探头、第二探头、第三探头、第四探头、第五探头由支架固定，第一探头、第二探头、第三探头、第四探头、第五探头位于与Z方向垂直的平面上，第二探头、第三探头、第四探头、第五探头分别对称设置在第一探头周围，第二探头、第一探头、第四探头形成一条以第一探头为中点的直线；第三探头、第一探头、第五探头形成一条以第一探头为中点的直线，并且第三探头、第一探头、第五探头形成的直线与第二探头、第一探头、第四探头形成的直线垂直，所述第一探头为第一端口，第二探头为第二端口，第三探头为第三端口，第四探头为第四端口，第五探头为第五端口，所述第一探头与波分复用器连接，所述第二探头、所述第四探头分别与第一光纤耦合器连接，所述第三探头，所述第五探头分别与第二光纤耦合器连接。
6.根据权利要求5所述的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述第二探头与第四探头沿Z方向夹角为0，所述0为1° 45°，第三探头与第五探头沿Z方向夹角为.0，所述0为1° 45°。
7.根据权利要求6所述的一种全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述第一光纤信号处理模块、第二光纤信号处理模块、第三光纤信号处理模块、第四光纤信号信号处理模块分别包括光纤放大器、光纤滤波器、光纤衰减器、光电转换器、光电转换器，所述第一光纤率禹合器第三端口、第一光纤稱合器第四端口、第二光纤稱合器第三端口、第二光纤稱合器第四端口分别与光纤放大器输入端连接，光纤放大器输出端、光纤滤波器、光纤衰减器、光电转换器、示波器依次顺序连接。
8.根据权利要求7所述的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述Z方向测量组件还包括第一可见光激光器，所述X方向测量组件还包括第二可见光激光器，所述Y方向测量组件还包括第三可见光激光器，所述第一可见光激光器与波分复用器第三端口连接，第二可见光激光器与第一光纤稱合器第五端口连接，第三可见光激光器与第二光纤稱合器第五端口连接。
9.根据权利要求8所述的全光纤激光多普勒三维测振仪，其特征在于所述若第一光纤耦合器、第二光纤耦合器为3*3单模光纤耦合器，则相位差为T为120°，所述3*3单模光纤耦合器输出端的分光比为1:1:1 ;若所述第一光纤耦合器、第二光纤耦合器为4*4单模光纤耦合器，则相位差为T为90°。
专利摘要本实用新型属于激光测试领域，具体涉及全光纤激光多普勒三维测振仪。针对上述存在的问题，提供一种全光纤激光多普勒测振仪，利用光学多普勒效应通过Z方向测量组件、X方向测量组件、Y方向测量组件分别测得振动物体三维方向振动速度。本实用新型通过各个组件组合完成振动物体三位方向振动速度测量。本实用新型应用于激光测试领域。
文档编号G01H9/00GK202393490SQ20112048295
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者刘乔, 刘俊, 刘寿先, 孟建华, 彭其先, 李泽仁, 王德田, 邓向阳, 陈光华 申请人:中国工程物理研究院流体物理研究所