双光栅测量微弱振动位移量 (2)

1、龚龚 平平 1842年的一天，多普勒路过铁路交叉处时，年的一天，多普勒路过铁路交叉处时，恰逢一列火车从他身旁驰过。他发现火车从远恰逢一列火车从他身旁驰过。他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低。远时汽笛声变弱，音调变低。（其中d为光栅常数，为衍射角，为光波波长） sindk 如果光栅在如果光栅在y方向以速度方向以速度v移动移动着，则出射波阵面也以速度着，则出射波阵面也以速度v在在y方向移动。从而，在不同时刻，方向移动。从而，在不同时刻，对应于同一级的衍射光线，它的对应于同一级的衍射光线，它的波阵面上出发点，在波阵面

2、上出发点，在y方向也有方向也有一个的位移量。一个的位移量。这个位移量相对于出射光波位相的变化量是：这个位移量相对于出射光波位相的变化量是： ( )dtkt2dvd其中，其中，光波从静止光栅出射时，光波从静止光栅出射时，光波从位移光栅出射时，光波从位移光栅出射时，00cosEEt00cos() dEEkt可见，移动位相光栅的可见，移动位相光栅的k级衍射光波，相对于静级衍射光波，相对于静止的位相光栅有一个多普勒频移：止的位相光栅有一个多普勒频移：0kdk 两片完全相同的光栅平行紧贴，其中一片两片完全相同的光栅平行紧贴，其中一片B静止不动只起衍射作用；另一片静止不动只起衍射作用；另一片A相对相对B移

3、动，移动，既起衍射作用，也起频移作用。既起衍射作用，也起频移作用。 激光通过双光栅后所形成的衍射光，包含了激光通过双光栅后所形成的衍射光，包含了两种不同频率而又平行的光束。两种不同频率而又平行的光束。 由于双光栅紧贴，且激光束具有一定宽度，由于双光栅紧贴，且激光束具有一定宽度，所以两光束能平行迭加，形成光拍。所以两光束能平行迭加，形成光拍。形成光拍的方法：形成光拍的方法：2dAAvFv nd 拍拍光拍信号进入光电探测光拍信号进入光电探测器，光电探测器能检测器，光电探测器能检测到的光拍信号的频率为到的光拍信号的频率为拍频拍频 ：光栅密度光栅密度 1100nd 条条/ /毫毫米米3. 微弱振动振幅

4、的检测微弱振动振幅的检测实验时把光栅粘在音叉上，则音叉振幅为：实验时把光栅粘在音叉上，则音叉振幅为：/201( )2TAFt dtn拍 音叉振动的半个周期内拍频波的个数 波形数波形数=整数波形数整数波形数+ 波的首数和尾数波的首数和尾数 + 中满中满1/2或或1/4或或 3/4个波形分数个波形分数0101360sin360sinba Hh1234波形数波形数 = 4 + 0.25 + 10sin0.6360 = 4.25 + 0.10 = 4.35 1. 实验仪器、元器件、附件的详细介绍实验仪器、元器件、附件的详细介绍2. 实验仪器的调节和使用实验仪器的调节和使用3. 注意事项注意事项 1.

5、基本实验内容和实验程序基本实验内容和实验程序2. 实验数据的处理实验数据的处理 作为一种把机械位移信号转化为光电信号作为一种把机械位移信号转化为光电信号的手段的手段, 光栅式位移测量技术在长度与角度的数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、应力分字化测量、运动比较测量、数控机床、应力分析等领域得到了广泛应用。析等领域得到了广泛应用。 为提高大量程位移测量的灵敏度为提高大量程位移测量的灵敏度, Post D. 曾提出了用非对称双级闪耀参考光栅实现莫尔曾提出了用非对称双级闪耀参考光栅实现莫尔条纹倍增的思想条纹倍增的思想 , 人们称这种思想在平面直线人们称这种思想在平面直线位移测量中的应用为位移测量中的应用为非对称双光栅位移测量非对称双光栅位移测量。3. Post D. Moire fringe multiplication with a nonsymmetrical doubly blazed reference grating. Applied Optics