一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪，包括安装台，所述安装台的顶部分别固定安装有激光器、正弦光栅、旋转台、第一反射镜、第二反射镜、半透半反镜、光电探测器、数字示波器、信号放大器、信号采集卡和计算单元，所述光电探测器、数字示波器、信号放大器、信号采集卡和计算单元相串联。本实用新型专利技术中，使用的正弦光栅技术，可使整个光路具有良好的对称性，有效地抑制环境噪声，并且可以将一束光分为对称的两束光，实现单光束双散射差动模式多普勒技术，对固体表面的微小速度具有很高的分辨率和精度，且方案简洁，易于调制，成本低廉，受环境影响因素较小。受环境影响因素较小。受环境影响因素较小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪


[0001]本技术涉及激光多普勒测速
，尤其涉及一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪。

技术介绍

[0002]多普勒效应自1842年被物理学家多普勒发现之后，就在声学领域为人所熟知。1964年，柯明斯(H.Z.Cummins)和叶(Y.Yeh)通过观察到液体中粒子的散射光频移从而证实了光学多普勒效应，即当光源与光接收器之间发生相对运动时，发射光波与接收光波之间会产生频率偏移，其大小与光源和光接收器之间的相对速度有关。从此，一种新的速度测量技术——激光多普勒测速技术诞生了，并且在之后的几十年里取得了迅速的发展，相应地激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter)也成为一种新型的、重要的速度测量工具。
[0003]目前，激光多普勒测速技术已经广泛地应用于航空航天、空气动力学、流体力学以及医疗检测仪器等领域，而且也大量地应用在工业生产等领域，激光多普勒速度技术已经从实验室的实验研究走进了工厂现场。现在，激光多普勒测速仪(LDV)也已经慢慢在我国国民经济中的很多部门都得到了实际的应用，并且已经取到了良好的成绩。但是，由于我国国内自行生产的LDV往往采用前向散射光作为信号光，这就使得光源不得不使用大功率的半导体激光器或者固体激光器，此种激光器频带较宽，相对误差较大，所以用于工业测量的激光多普勒测速仪几乎全部从国外进口，它们不仅价格十分昂贵，而且对固体表面微小速度的测量精度和分辨率都不高，无法得到广泛使用。因此，研发具有我国自主知识产权的高精度多普勒激光测速仪不但可以打破国外技术垄断、节约资金，而且在国内也有很好的市场前景，所以我们提出了一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪，用以解决上述所提出的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0006]一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪，包括安装台，所述安装台的顶部分别固定安装有激光器、正弦光栅、旋转台、第一反射镜、第二反射镜、半透半反镜、光电探测器、数字示波器、信号放大器、信号采集卡和计算单元，所述光电探测器、数字示波器、信号放大器、信号采集卡和计算单元相串联；
[0007]所述激光器包括支撑板，所述支撑板的一侧固定安装有固定座，所述固定座的一侧转动连接有激光头，所述激光头的顶部转动连接有第一连接轴，所述第一连接轴远离激光头的一侧转动连接有移动板，且移动板的一侧与支撑板的一侧滑动连接，所述激光头的底部转动连接有第二连接轴，所述第二连接轴的底部转动连接有推动板，所述支撑板的一
侧开设有驱动槽，所述推动板的一侧与驱动槽的一侧内壁滑动连接，所述驱动槽的底部内壁上固定安装有步进电机，所述步进电机的输出轴上焊接有螺杆，所述螺杆的顶部贯穿推动板并和驱动槽的顶部内壁转动连接，所述螺杆和推动板螺纹连接。
[0008]优选的，所述安装台的顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴与旋转台的底部圆心位置相焊接。
[0009]优选的，所述激光器为单纵模He
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Ne激光器。
[0010]优选的，所述计算单元包括比较器、计数器和计算器，且比较器、计数器和计算器相串联。
[0011]优选的，所述移动板的顶部固定安装有弹簧，所述弹簧的顶部和支撑板一侧固定连接。
[0012]优选的，所述推动板的一侧固定安装有滑块，所述驱动槽的一侧内壁上固定安装有滑轨，且滑块和滑轨滑动连接。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术利用正弦光栅对入射光进行衍射，有效的提高了激光利用率，不需要昂贵的光电探测器和复杂的信号分析处理系统也能够准确地探测信号拍频，同时使用He
‑
Ne激光器作为光源，光源频带较窄，测量精度较高，采用双光路前向散射差动多普勒测量系统，可以有效地抑制环境噪声对信号的影响，有利于提高测量的分辨率和精度。
[0014]本技术中，使用的正弦光栅技术，可使整个光路具有良好的对称性，有效地抑制环境噪声，并且可以将一束光分为对称的两束光，实现单光束双散射差动模式多普勒技术，对固体表面的微小速度具有很高的分辨率和精度，且方案简洁，易于调制，成本低廉，受环境影响因素较小。
附图说明
[0015]图1为本技术提出的一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪的结构示意图；
[0016]图2为本技术提出的一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪的激光器结构示意图；
[0017]图3为本技术提出的一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪的原理结构示意图；
[0018]图4为本技术提出的一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪的计算单元结构示意图；
[0019]图5为本技术提出的一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪的相对误差精度测量结果图。
[0020]图中：1激光器、1.1支撑板、1.2固定座、1.3激光头、1.4第一连接轴、1.5移动板、1.6弹簧、1.7第二连接轴、1.8推动板、1.9驱动槽、1.10步进电机、1.11螺杆、2旋转台、3正弦光栅、4第一反射镜、5第二反射镜、6半透半反镜、7光电探测器、8数字示波器、9信号放大器、10信号采集卡、11计算单元、12比较器、13计数器、14计算器、15安装台、16驱动电机。
具体实施方式
[0021]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0022]参照图1
‑
5，一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪，包括安装台5，安装台5的顶部分别固定安装有激光器1、正弦光栅3、旋转台2、第一反射镜4、第二反射镜5、半透半反镜6、光电探测器7、数字示波器8、信号放大器9、信号采集卡10和计算单元11，光电探测器7、数字示波器8、信号放大器9、信号采集卡10和计算单元11相串联；
[0023]激光器1包括支撑板1.1，支撑板1.1的一侧固定安装有固定座1.2，固定座1.2的一侧转动连接有激光头1.3，激光头1.3的顶部转动连接有第一连接轴1.4，第一连接轴1.4远离激光头1.3的一侧转动连接有移动板1.5，且移动板1.5的一侧与支撑板1.1的一侧滑动连接，激光头1.3的底部转动连接有第二连接轴1.7，第二连接轴1.7的底部转动连接有推动板1.8，支撑板1.1的一侧开设有驱动槽1.9，推动板1.8的一侧与驱动槽1.9的一侧内壁滑动连接，驱动槽1.9的底部内壁上固定安装有步进电机1.10，步进电机1.10的输出轴上焊接有螺杆1.11，螺杆1.11的顶部贯穿推动板1.8并和驱动槽1.11的顶部内壁转动连接，螺杆1.11和推动板1.8螺纹连接，利用正弦光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光栅技术的单频激光多普勒横向测速仪，包括安装台(15)，其特征在于，所述安装台(15)的顶部分别固定安装有激光器(1)、正弦光栅(3)、旋转台(2)、第一反射镜(4)、第二反射镜(5)、半透半反镜(6)、光电探测器(7)、数字示波器(8)、信号放大器(9)、信号采集卡(10)和计算单元(11)，所述光电探测器(7)、数字示波器(8)、信号放大器(9)、信号采集卡(10)和计算单元(11)相串联；所述激光器(1)包括支撑板(1.1)，所述支撑板(1.1)的一侧固定安装有固定座(1.2)，所述固定座(1.2)的一侧转动连接有激光头(1.3)，所述激光头(1.3)的顶部转动连接有第一连接轴(1.4)，所述第一连接轴(1.4)远离激光头(1.3)的一侧转动连接有移动板(1.5)，且移动板(1.5)的一侧与支撑板(1.1)的一侧滑动连接，所述激光头(1.3)的底部转动连接有第二连接轴(1.7)，所述第二连接轴(1.7)的底部转动连接有推动板(1.8)，所述支撑板(1.1)的一侧开设有驱动槽(1.9)，所述推动板(1.8)的一侧与驱动槽(1.9)的一侧内壁滑动连接，所述驱动槽(1.9)的底部内壁上固定安装有步进电机(1.10)，所述步进电机(1.10)的输出轴上焊接有螺杆(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宗民，
申请(专利权)人：叶宗民，
类型：新型
国别省市：