多光束激光外差二次谐波测量杨氏模量的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102221502A

(43)申请公布日2011.10.19

(21)申请号CN201110145176.2

(22)申请日2011.05.31

(71)申请人哈尔滨工业大学

地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号

(72)发明人李彦超王春晖高龙曲杨张峰

(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所

代理人张宏威

(51)Int.CI

G01N3/08

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

多光束激光外差二次谐波测量杨氏

模量的方法

(57)摘要

多光束激光外差二次谐波测量杨氏

模量的方法，涉及一种测量杨氏模量的方

法。它解决了现有采用多光束激光外差测

量杨氏模量的方法存在的由于激光外差拍

频信号采集效果差、信号处理速度慢导致

的测量精度较低的问题。它通过在光路中

引入振镜，根据多普勒效应使不同时刻入

射的光信号附加了一个光频，因此经过平

面反射镜k次反射的光和k+2次反射光透

过薄玻璃板后在满足干涉的条件下，产生

多光束外差二次谐波信号，从而将待测信

息成功地调制在中频外差二次谐波信号的

频率差中。在测量样品杨氏模量的过程

中，在频域得到了包含金属长度变化量的

频率值，经信号解调后得到样品长度随砝

码质量的变化量，计算可以获得样品的杨

氏模量。本发明适用于测量杨氏模量。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.多光束激光外差二次谐波测量杨氏模量的方法，它是基于多光束激光外差二次谐

波测量杨氏模量的装置实现的，所述系统包括多光束激光外差测量距离的装置，它

由Hsub0/sub固体激光器(1)、平面反射镜(6)、四分之一波片(3)、振镜(2)、振

镜驱动电源、偏振分束镜(4)、会聚透镜(9)、薄玻璃板(5)、光电探测器(10)和信号

处理系统组成，振镜驱动电源用于驱动振镜(2)振动；薄玻璃板(5)水平固定，该薄

玻璃板(5)的正上方距离d处设置一块平面反射镜(6)，所述薄玻璃板(5)与平面反射

镜(6)的反射面相对、且相互平行，Hsub0/sub固体激光器(1)、四分之一波片

(3)、振镜(2)、偏振分束镜(4)、会聚透镜(9)、光电探测器(10)均位于薄玻璃板(5)的

下方，所述Hsub0/sub固体激光器(1)发射激光束至偏振分束镜(4)的前表面，

经该偏振分束镜(4)反射的光束经四分之一波片(3)透射之后发射到振镜(2)的入射面，

经振镜(2)反射后的反射光束再次经四分之一波片(3)透射至偏振分束镜(4)，经所述

偏振分束镜(4)透射之后入射至薄玻璃板(5)，该透射光束在该薄玻璃板(5)的入射面

的入射角θsub0/sub小于90且大于等于0度；该透射光经该薄玻璃板(5)形成

反射光束和透射光束，所述透光束经平面反射镜(6)反射的反射光束再次经薄玻璃

板(5)透射之后入射至会聚透镜(9)，经该薄玻璃板(5)前表面反射形成的反射光束也

入射至会聚透镜(9)，会聚透镜(9)将入射光束聚焦至光电探测器(10)的探测面上，光

电探测器(10)的电信号输出端与滤波器(11)的信号输入端连接，滤波器(11)的信号输

出端与前置放大器(12)的信号输入端连接，前置放大器(12)的信号输出端与A/D转

换器(13)的信号输入端连接，所述A/D转换器(13)的信号输出端与DSP数字信号处

理器(14)的信号输入端连接，所述DSP数字信号处理器(14)中固化有FFT算法，

DSP数字信号处理器(14)根据接收到的信号解调后获得平面反射镜(6)和薄玻璃板(5)

之间的距离；

其特征是：多光束激光外差二次谐波测量杨氏模量的方法，它由以下步骤实现：

步骤一、把一根长L，平均直径为r的待测金属丝(8)悬挂于固定支架上，所述待测

金属丝(8)