文档介绍:实验简介
实验目的
实验原理
实验仪器
实验内容
注意事项
数据处理
双光栅测量微弱振动位移量
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实验简介
一种把机械位移信号转化为光电信号的手段,光栅式位移测量技术在长度与角度的数字化测量、运动比较测量、数控机床、应力分析等领域得到广泛的应用。
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实验目的
了解利用光的多普勒频移形成光拍的原理
并用于测量光拍拍频
学会使用精确测量微弱振动位移的一种方法
应用双光栅微弱振动
测量仪测量音叉振动的微振幅
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实验原理
1. 位移光栅的多普勒频移
激光从一静止光栅出射时,光波的电矢量方程为:
激光从移动光栅出射时,光波电矢量变为:
移动的光栅相对于静止的光栅,
它的k级衍射波有一个多普勒频移
E=E0COSω0t
E=E0COS[ω0t+Δφ(t)]
=E0COS[(ω0+kωd)t]
Δωk=kωd
v +2级(ω0+2ωd)
+1级(ω0+ωd)
ω0
0级(ω0)
-1级(ω0-ωd)
-2级(ω0-2ωd)
图4-1-3 移动光栅的多普勒频移
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实验原理
2. 光拍的获得与检测
已频移和未频移的平行光束迭加,形成光拍。
拍频较低,容易测得,通过拍频即可检测出多普勒频移量。
v ω0+ωd
ω0(光束1)
ω0+ωd(光束2)
ω0-ωd
ω0
ω0
ω0+ωd
ω0-ωd B A ω0
ω0-ωd
图4-1-4 k级衍射光波的多普勒频移
图4-1-5频差较小的二列光波迭加形成“拍”
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实验原理
拍频和光频无关,正比于光栅移动速度vA
微弱振动的位移振幅
只要测得拍频波的个数,就可得到微弱振动的位移振幅
波形数=整数波形数+波的首数和尾数
中满1/2或1/4或3/4个波形分数部分+
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实验仪器
FB505型双光栅微弱振动测量仪、双踪示波器
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12
FB505型
双光栅微弱振动测量仪
mV 激光器功率调节
耳机插孔
Y1
功率调节显