【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光声场测量，特别涉及一种激光声场测量系统及大视场激光声场实时动态表征方法。
技术介绍
1、激光声场测量技术具有非接触、高精度、无损伤的特点，在声表面波测量、mems无损检测、可视化声场动态表征等领域有着广泛的应用。传统激光多普勒声场测量技术一般采用单束或多束激光逐点扫描的方式，通过解算各个扫描点的振动速度参量复原声场信息，最后利用多点声场信息拟合得到空间声场的动态分布。但是，这种激光多普勒三维扫描声场表征方法当扫描点数较少时，可测量的声场区域小、声压分布拟合精度较差；当扫描点数较多时，不仅声场重建速度慢，且解算出来的前后扫描点声场信息存在较大延时，导致拟合的动态声场信息与真实场景存在时间延迟，降低了声场声压动态分布的实时性。
2、现有激光多普勒声场测量技术采用单点或多点激光扫描的方式获取目标声场信息，扫描速度慢、声场测量效率低，只适用于单点或多点声场测量，不适用于大范围三维空间声场的动态表征。
技术实现思路
1、本专利技术为克服现有单点或多点扫描式激光声场测量技术中声场测量效率低、实时性差的缺点，通过偏振面阵探测器与反正切相位解调相结合，提供一种激光声场测量系统及大视场激光声场实时动态表征方法。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：
3、一种激光声场测量系统，包括在光路方向上依次设置的：激光器，激光扩束器，第一分光棱镜，以及第二分光棱镜，成像透镜，偏振探测器，高速采集卡，信号处理单元；
4、在第一分
5、激光器用来发出光束，经过激光扩束器扩束后进入第一分光棱镜中；
6、第一分光棱镜用来将光分为参考光和信号光，参考光经过参考光路到达第二分光棱镜，信号光经过信号光路到达第二分光棱镜；
7、第二分光棱镜用来使参考光和信号光经成像透镜进入偏振探测器中，在偏振探测器光敏表面形成干涉条纹；
8、高速采集卡用来将偏振探测器的图像数据进行模数转换并实时发送给信号处理单元；
9、信号处理单元用来对高速采集卡的数据进行反正切解调和曲面拟合处理，实现大视场空间三维声场的实时测量。
10、在上述技术方案中，第一分光棱镜将激光束分为两部分，其中低功率的透射光作为参考光，高功率的反射光作为信号光。
11、在上述技术方案中，第二分光棱镜的透射反射比为50:50。
12、一种上述的激光声场测量系统适用的大视场激光声场实时动态表征方法，包括以下步骤：
13、步骤1：激光器发出光束，经过激光扩束器扩束后进入第一分光棱镜中；
14、步骤2：第一分光棱镜将光分为参考光和信号光，参考光经过参考光路到达第二分光棱镜，信号光经过信号光路到达第二分光棱镜；
15、步骤3：第二分光棱镜使参考光和信号光经成像透镜进入偏振探测器中，在偏振探测器光敏表面形成干涉条纹；
16、步骤4：高速采集卡将偏振探测器的图像数据进行模数转换并实时发送给信号处理单元；
17、步骤5：信号处理单元对高速采集卡的数据进行反正切解调和曲面拟合处理，实现大视场空间三维声场的实时测量。
18、在上述技术方案中，步骤3中，偏振探测器探测到的偏振光强度i(θ)为：
19、i(θ)＝a+bcos(δφ+2θ)
20、式中，a表示信号光和参考光干涉场的直流成分，b表示信号光和参考光干涉场的交流成分，δφ表示信号光与参考光之间的相位差；θ表示偏振探测器的线栅角度。
21、在上述技术方案中，偏振探测器的线栅角度分别为{0,π/4,π/2,3π/4}，信号光与参考光之间的相位差δφ表示为：
22、
23、本专利技术具有以下有益效果：
24、本专利技术的激光声场测量系统，采用偏振面阵探测器作为光电探测器件，结合反正切相位解调算法实时获取目标声场参数，高分辨偏振探测器的使用相对于单点或多点扫描式激光声场测量系统，极大地提高了声场测量效率和声场测量系统的实时性。
25、本专利技术的大视场激光声场实时动态表征方法，解决了传统单点或多点扫描式激光声场测量技术中声场测量实时性差、效率低的问题。本专利技术采用高帧频面阵偏振探测与反正切相位解调算法相结合的方法，可实时反演的目标声场频率也相应提高。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种激光声场测量系统，其特征在于，包括在光路方向上依次设置的：激光器(1)，激光扩束器(2)，第一分光棱镜(3)，以及第二分光棱镜(9)，成像透镜(10)，偏振探测器(11)，高速采集卡(12)，信号处理单元(13)；
2.根据权利要求1所述的激光声场测量系统，其特征在于，第一分光棱镜(3)将激光束分为两部分，其中低功率的透射光作为参考光，高功率的反射光作为信号光。
3.根据权利要求1所述的激光声场测量系统，其特征在于，第二分光棱镜(9)的透射反射比为50:50。
4.根据权利要求1所述的激光声场测量系统，其特征在于，回波光相位探测器件选择面阵偏振探测器。
5.一种权利要求1-4中任意一项所述的激光声场测量系统适用的大视场激光声场实时动态表征方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的大视场激光声场实时动态表征方法，其特征在于，步骤3中，偏振探测器(11)探测到的偏振光强度I(θ)为：
7.根据权利要求6所述的大视场激光声场实时动态表征方法，其特征在于，偏振探测器(11)的线栅角度分别为{0
...【技术特征摘要】
1.一种激光声场测量系统，其特征在于，包括在光路方向上依次设置的：激光器(1)，激光扩束器(2)，第一分光棱镜(3)，以及第二分光棱镜(9)，成像透镜(10)，偏振探测器(11)，高速采集卡(12)，信号处理单元(13)；
2.根据权利要求1所述的激光声场测量系统，其特征在于，第一分光棱镜(3)将激光束分为两部分，其中低功率的透射光作为参考光，高功率的反射光作为信号光。
3.根据权利要求1所述的激光声场测量系统，其特征在于，第二分光棱镜(9)的透射反射比为50:50。
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏春回，姚东，孟令通，王含宇，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。