中文名: 激光多普勒测振仪   外文名: Laser Doppler Vibrometer   用  途: 速度、位移、加速度、转速测量

一、简介：

激光多普勒测振仪是利用激光多普勒效应、光外差干涉等原理对物体振动进行测量的一种非接触式振动测量仪器；

LDV的激光束被发射到待测物体的表面，并且由于该表面的运动使反射的激光束产生多普勒频移，从中可提取表面的振动幅度和频率；

与传统的加速度计等传感器相比具有可以远距离测量，非接触性，空间分辨率较高，测量时间短，响应频带宽，速度分辨率较高等优点；

被应用于模型的模态特性分析、品质检测 、在线控制 、结构探伤 、健康医疗等领域。

二、结构原理

1、光学系统原理

激光多普勒测振仪的核心是一台高精密激光干涉仪和一台信号处理器；高精密激光干涉仪内的激光器发出的偏振光（设频率为F0）由分光镜分成两路，一路作为测量光，一路作为参考光；

参考光通过声光调制器具有一定频移（F），测量光聚焦到被测物体表面，物体振动引起测量光多普勒频移（f=2v/λ）；

系统收集反射光并与参考光汇聚在传感器上，这样两束光在传感器表面产生干涉，干涉信号的频率为F0+F+f，携带了被测物体的振动信息，信号处理器将频率信号转换为物体振动的速度和位移信号。

2、多普勒效应

波在传播过程中，其频率会随着波源、观察者之间的相对运动而发生变化；当光照射到运动物体表面时，对光检测器而言，由于物体的运动，使得从它表面散射的光的频率发生变化，该频率变化值与物体运动的速度、方向、波长以及入射光的方向有关；如果已知后面几个参数，只要测量出散射光频率的变化，便可得到运动物体的速度。

3、光外差干涉原理

光外差干涉即由两束不同频率的相干光同时投射到光电探测器光敏面上发生干涉，然后通过光电转换的平方律效应得到它们之间的频差；此频差就是所需的多普勒频移，其余与光波频率接近或者更高的频率信息因超出了光检测器的频率响应范围而被滤掉。

4、三维激光测振仪原理

三维光纤激光测振仪集成了三维激光多普勒测振技术和视觉多点三维测振技术于一身，可实现跨尺度三维振动非接触测量;实际测量中，三束激光以不同角度同时聚焦于被测物体的同一个点，物体振动引起激光的多普勒效应，反射回来的三束反射光频率发生变化，被各自光学头所接收，经由光纤传回控制箱中。在系统内部，红外激光干涉仪用来检测光信号，并将其转换成多普勒频移信号，信号处理器将三分量的多普勒频移信号转换为对应的三分量物体振动速度和位移信息，最后通过三维振动分析算法还原被测点的三维振动信息。

三、应用优势

激光测振仪不仅应用于常规振动测量，更在以下接触式传感器难以解决的领域发挥特殊作用：

➢ 不能有附加质量影响的器件, 如轻巧，柔性或微型结构等；

➢ 传统接触式传感器不易靠近或易损坏的恶劣环境, 如高温, 高压, 腐蚀, 放射等；

➢ 需要大量测试点, 如大型构件模态测量等, 省去传统接触式传感器布点连线等繁重工作量；

➢ 测量快捷方便，可在几分钟内完成成千上万点测量；

➢ 测量表面无需处理；

➢ 抗干扰能力较强，可现场应用；

➢ 实时输出振动信号。

四、技术指标

➢ 最大速度：24.5m/s；

➢ 最小速度分辨率:0.01μm /s(1Hz)；

➢ 最小位移分辨率：15pm；

➢ 工作距离：0-300m；

➢ 频率范围：DC到3M Hz；

五、设备类型

➢ 单点激光测振仪: 这是最常见的LDV类型;

➢ 扫描激光测振仪: 扫描LDV添加了一组X-Y扫描镜，使单个激光束可以在感兴趣的表面上移动;

➢ 三维激光测振仪: 标准的LDV测量沿激光束方向的目标速度;为了测量目标速度的所有三个分量，三维LDV通过三个独立的光束来测量位置，这些光束从三个不同的方向发射到目标;这可以确定目标的完整平面内和平面外速度;

➢ 差分激光测振仪: 差分LDV测量目标上两个位置之间的平面外速度差;

➢ 多光束激光测振仪: 多光束LDV同时测量多个位置的目标速度。