專利名稱：基于正弦相位調制的單光源激振測振儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及激光激振測振儀，特別是一種基于正弦相位調制的單光源激振測振儀。
背景技術：
采用微結構器件，如NEMS(nanoelectromechanical systems)器件以及MEMS(microelectromechanical systems)器件對物質成分的屬性及含量進行高精度檢測的硅微諧振傳感器，由于具有靈敏度高、響應速度快、尺寸小、成本低、性能可靠、可批量生產等優(yōu)點，是近年來國際上的研究熱點之一。其中，采用光激勵和光檢測工作方式的硅微機械諧振傳感器兼有多種先進技術的優(yōu)點，得到了該領域研究者的廣泛關注。
目前該領域的相關研究中，大多采用雙光源實驗裝置，即微諧振器的激勵及其諧振信號的測量采用兩個不同的激光光源。這種實驗裝置雖然相對容易實現器件的激勵和檢測，但是由于系統(tǒng)比較復雜，限制了向多傳感頭系統(tǒng)的發(fā)展。為了解決上述問題，提出了一些單光源的激振測振裝置?；贔abry-Perot(F-P)干涉技術的自激勵硅微諧振器(在先技術1，J David Zook，David W.Bums，William R.Herb et al..Optically excited self-resonant microbeams，Sensors and Actuators[J].1996，A52(1-3)，92-98)，該裝置不需要調制源，可以簡化傳感器設計，降低成本，而且容易實現多個物理參量的集成傳感，但是存在的諸如F-P腔加工精度要求太高、激振結構易受外界干擾、需采用特殊裝置穩(wěn)定諧振狀態(tài)等缺點一直沒有得到很好地解決；基于光強調制檢測方式的單光源裝置(在先技術2，Liu Yueming，Liu Junhua，Zhang Shaojun.A laboratory study of photothermal excited silicon microresonators with coated film[J].Acta Optica Sinica，2003，23(5)，529-533)，諧振信號的測量采用光強調制檢測方式，易受外界干擾，測量精度較低；采用單光源短光脈沖激勵微諧振器的裝置(在先技術3，L.M.Zhang，D，Uttamchandani，B.Culshaw.Excitation of silicon microresonatorsusing short optical pulses[J].Sensors and Actuators，1990，A21-23，391-393)，系統(tǒng)結構簡單，但是信號處理比較困難，而且該裝置存在對激光器功率要求高，需較大尺寸諧振器的缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服上述在先技術的不足，提供一種基于正弦相位調制的單光源激振測振儀。
本發(fā)明的技術解決方案如下一種基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，其結構為帶有溫度控制器的光源由調制驅動電源驅動；沿光源發(fā)射光前進方向依次置放隔離器、耦合器，所述的光源與隔離器由第一段光纖相連，所述的隔離器與耦合器的第一端口之間由第二段光纖相連，該耦合器的第三端口經第三段光纖與準直器相連，該耦合器的第二端口通過第四段光纖與第一光電轉換器輸入端連接；該第一光電轉換器的輸出端接第一前置放大器的輸入端，封裝在光源內部的第二光電轉換器的輸出端與第二前置放大器的輸入端相連，調制驅動電源的調制信號輸出端、第一前置放大器的輸出端和第二前置放大器的輸出端分別與數據處理器的第一輸入端、第二輸入端和第三輸入端連接；該信號處理器的輸出端與信號監(jiān)視器連接。
所述的信號處理器的構成包括第一除法器和三倍頻處理器，該第一除法器的第一輸入端和第二輸入端即信號處理器的第二輸入端和第三輸入端，第一除法器的輸出端與第二乘法器第一輸入端口、第一乘法器第一輸入端連接；所述的三倍頻處理器的輸入端即信號處理器的第三輸入端，所述的三倍頻處理器的輸出端與第二乘法器的第二輸入端連接，第二乘法器輸出端與第二低通濾波器的輸入端連接，第一乘法器的輸出端與第一低通濾波器的輸入端連接，第二低通濾波器的輸出端同時與加法器的第一輸入端、減法器的第一輸入端連接，第一低通濾波器的輸出端同時與加法器的第二輸入端、減法器的第二輸入端連接，加法器的輸出端和減法器的輸出端分別與第二除法器的第一輸入端和第二輸入端連接，第二除法器的輸出端即信號處理器的輸出端。
所述的調制驅動電源給光源提供直流驅動電流和交流驅動電流，并且其調制信號輸出端可以輸出與提供給光源的交流驅動電流信號同頻率的交流電壓信號。
所述的光源是指半導體激光器，并且其內部封裝了第二光電轉換器，所說的第二光電轉換器是光電二極管。
所述的準直器是指其出射光為平行光的光學元件，并且其出射端面鍍有增反膜，其反射率R滿足0.08＜R＜0.73。
所述的第一光電轉換器是光電二極管，或是光電池。
所述的信號監(jiān)視器是示波器，或者是萬用表。
所述的三倍頻控制器是將輸入的交流電壓信號的頻率的轉換成頻率為原來3倍的交流電壓信號的電子元件或系統(tǒng)。
所述的溫度控制器控制光源的溫度，使光源的溫度僅在較小的范圍內變化本發(fā)明具有以下顯著的優(yōu)點1、本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，采用了全光纖斐索干涉儀結構作為硅微諧振器的激振測振系統(tǒng)，通過調整干涉儀的工作參數，使其工作在特定條件下，再通過相應的信號處理方法從干涉信號中解調出硅微諧振器的振動信號。系統(tǒng)結構簡單，不需要采用特殊裝置穩(wěn)定系統(tǒng)的諧振狀態(tài)。
2、本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，采用特殊的信號處理方法從干涉信號中解調出硅微諧振器的振動信號，可以高精度的測量出諧振器的振動位移。
3、本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，采用干涉儀光源作為硅微諧振器的激勵光源，對光源等器件沒有特殊要求，易于實現微諧振器的光熱激勵。


圖1為本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀的實施例的結構示意2為本發(fā)明的信號處理器的結構框3為諧振器振動幅度A隨信號R變化的模擬結果圖4為信號R的測量曲線具體實施方式
下面通過實施例及其附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
先請參閱圖1及圖2，圖1為本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀的實施例的結構示意圖，圖2為本發(fā)明的信號處理器的結構示意圖。由圖可見，本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，其結構為帶有溫度控制器2的光源3由調制驅動電源1驅動；沿光源3發(fā)射光前進方向依次置放隔離器4、耦合器5，所述的光源3與隔離器4由第一段光纖301相連，所述的隔離器4與耦合器5的第一端口a之間由第二段光纖501相連，該耦合器5的第三端口c經第三段光纖502與準直器6相連，該耦合器5的第二端口b通過第四段光纖503與第一光電轉換器8輸入端連接；該第一光電轉換器8的輸出端接第一前置放大器9的輸入端，封裝在光源3內部的第二光電轉換器10的輸出端與第二前置放大器11的輸入端相連，調制驅動電源1的調制信號輸出端、第一前置放大器9的輸出端和第二前置放大器11的輸出端分別與數據處理器12的第一輸入端x1、第二輸入端x2和第三輸入端x3連接；該信號處理器12的輸出端與信號監(jiān)視器13連接。
所述的信號處理器12的構成如圖2所示，包括第一除法器1201和三倍頻處理器1202，該第一除法器1201的第一輸入端D1和第二輸入端D2即信號處理器12的第二輸入端X2和第三輸入端X3，第一除法器1201的輸出端與第二乘法器1203第一輸入端口M1、第一乘法器1204第一輸入端M3連接；所述的三倍頻處理器1202的輸入端即信號處理器12的第三輸入端X3，所述的三倍頻處理器1202的輸出端與第二乘法器1203的第二輸入端M2連接，第二乘法器1203輸出端與第二低通濾波器1205的輸入端連接，第一乘法器1204的輸出端與第一低通濾波器1206的輸入端連接，第二低通濾波器1205的輸出端同時與加法器1207的第一輸入端A1、減法器的第一輸入端S1連接，第一低通濾波器1206的輸出端同時與加法器1207的第二輸入端A2、減法器的第二輸入端S2連接，加法器1207的輸出端和減法器1208的輸出端分別與第二除法器1209的第一輸入端D3和第二輸入端D4連接，該第二除法器1209的輸出端即信號處理器12的輸出端。
所述的調制驅動電源1給光源提供直流驅動電流和交流驅動電流，并且其調制信號輸出端可以輸出與提供給光源的交流驅動電流信號同頻率的交流電壓信號。
本實施例中的光源3是一半導體激光器，并且其內部封裝了第二光電轉換器10，所說的第二光電轉換器10是光電二極管。
所述的準直器6是指其出射光為平行光的光學元件，并且其出射端面鍍有增反膜，其反射率R滿足0.08＜R＜0.73，也可以說所述的準直器6是本發(fā)明基于正弦相位調制的單光源激振測振儀的探測頭。
所述的第一光電轉換器8是光電二極管，或是光電池。
所述的信號監(jiān)視器(13)是示波器，或者是萬用表。
所述的三倍頻控制器1202是將輸入的交流電壓信號的頻率的轉換成頻率為原來3倍的交流電壓信號的電子元件或系統(tǒng)。
本發(fā)明的激振測振儀的工作過程如下
將本發(fā)明的激振測振儀的探測頭對準待測諧振體7，調制驅動電源1向光源3提供直流驅動電流和正弦交流驅動電流，向數據處理器1提供直流驅動信號和正弦交流驅動信號，使由光源3發(fā)出的光的波長和強度被正弦調制，被調制的光依次經過隔離器4、耦合器5和準直器6后，該準直器6即探測頭對準待測諧振體7，調制驅動電源提供直流驅動信號和正弦交流驅動信號，使由光源3發(fā)出的光的波長和強度被正弦調制；被調制的光依次經過隔離器4、耦合器5和準直器6后，一部分光在準直器6與空氣交界的端面被反射，產生參考光C，另一部分透射光以平行光T出射照射到待測諧振體7的表面；照射到待測諧振體7的平行光T經待測諧振體7反射后，產生的物光W入射進準直器6，與參考光C發(fā)生干涉，產生的干涉光信號含有待測諧振體7的位移信息；此干涉光信號經耦合器5的第二端口b輸出，被第一光電轉換元件8接收，并將光信號轉變?yōu)殡娦盘枺坏谝磺爸梅糯笃?對此電信號放大后輸入數據處理器12，封裝在光源3內的第二光電轉換器10測量光源3的光強變化，第二光電轉換器10的輸出信號通過第二前置放大器11放大后輸出到數據處理器12。待測諧振體7在平行光T的照射下，由于光熱效應，發(fā)生形變。數據處理器12輸出一個與待測諧振體7振動幅度一一對應的電信號R，通過信號監(jiān)視器13觀察信號R。本發(fā)明的激振測振儀工作時，逐漸增大調制驅動電源1輸出的交流驅動信號的頻率，當該信號頻率與待測諧振體7的固有頻率一致時，待測諧振體7的振動幅度最大，將達到諧振狀態(tài)，此時信號監(jiān)視器13顯示的信號R與待測諧振體7非諧振狀態(tài)時的信號R相比，有一個明顯的變化。通過測量信號R獲得待測諧振體7的諧振頻率。
光源3在直流驅動電流i0和交流驅動電流Δi(t)＝αcos(ωct+θ)的驅動下，光源3的輸出光波長λ(t)和輸出光強度g(t)分別表示為λ(t)＝λ0+β1Δi(t) (1)g(t)＝β2[i0+Δi(t)] (2)其中，α為交流驅動電流的幅度，λ0是光源3的中心波長，β1是光源3的波長隨驅動電流的變化系數，β2是光源3的光強隨驅動電流的變化系數。
設參考光C和物光W的振幅比為1∶1，第一光電探測器8檢測到的干涉光信號為S0(t)＝IB(t)+IM(t)cos[z1cos(ωct+θ)+α0+α(t)](3)其中
IB(t)＝g(t-τ0)+g(t-τr) (4)IM(t)=2g(t-τo)g(t-τr)---(5)]]>z1=2πβ1ar0/λ02---(6)]]>α0(t)＝2πr0/λ0(7)α(t)＝4πr(t)/λ0(8)IB(t)和IM(t)分別為干涉信號非相干部分和相干部分的幅度調制；τ0＝l0/c，τr＝lr/c，l0和lr分別為參考光C和物光W的光程，c為光速；r0為靜止時準直器6的端面與待測諧振體7的端面之間的光程差r(t)為待測諧振體7的振動位移。
封裝在光源3中的第二光電探測器探測到的光源3的強度變化為I(t)＝β2{i0+αcos[ωc(t-τ)+θ]}(9)其中，τ是光傳播引起的時間延遲。
將式(3)與式(9)相除，可以得到S(t)＝C+Ccos[z1cos(ωct+θ)+α0+α(t)] (10)常數C不隨時間變化。
設待測諧振體7的位移r(t)＝Acos(ωct)，則式(10)可以寫為S(t)＝C+Ccos[z1cos(ωct+θ)+z2cos(ωct)+α0] (11)z2=4πAλ0---(12)]]>由式(6)可知，z1與r0有關，通過調整準直器6與待測諧振體7之間的初始距離，可以使z1相對較小，因此式(11)可以近似寫為S(t)≈C+Ccos[z2cos(ωct)+α0]＝C+Ccosα0[J0(z2)-2J2(z2)cos(2ωct)+...](13)-Csinα0[2J1(z2)cos(ωct)-2J3(z2)cos(3ωct)+...]其中，Jn(z2)表示n階貝塞爾函數。
由式(13)可見，從信號S(t)中求解出某階貝塞爾函數Jn(z2)，就能夠測量出待測諧振體7的振動幅度。然而貝塞爾函數的單值區(qū)間較小，將會限制該方法的測量范圍。此外，由于r0難以準確測量，所以很難給出sin(α0)和cos(α0)的準確數值，導致直接從式(13)求解某階貝塞爾函數存在困難。
因此采用如圖2所示的信號處理系統(tǒng)對干涉信號進行處理。將第一光電轉換器8檢測到的干涉信號S0(t)和第二光電轉換器10檢測到的光源3的強度變化信號I(t)同時送入第一除法器1201，得到信號S(t)。將S(t)分為兩路，一路信號和調制驅動電源調制信號輸出端輸出的正弦調制信號一起輸入第一乘法器1204，第一乘法器1204的輸出信號再輸入第一低通濾波器1206，得到信號S1，S1＝-K1Csinα0J1(z2) (14)K1是第一增益系數。
將調制驅動電源調制信號輸出端輸出的正弦調制信號輸入三倍頻處理器1202，輸出的信號與S(t)一起輸入第二乘法器1203，第二乘法器1203的輸出信號輸入第二低通濾波器1205，得到信號S2，S2＝K2Csinα0J3(z2)(15)K2是第二增益系數。
再將S1與S2分別輸入加法器1207和減法器1208，加法器1207和減法器1208的輸出信號經第二除法器1210運算后輸出信號R，R=S1+S2S1-S2=-K1J1(z2)+K2J3(z2)-K1J1(z2)-K2J3(z2)=f(A)---(16)]]>待測諧振體7振動幅度A隨信號R變化的模擬結果如圖3所示(令K1＝K2)?？梢?，由于采用貝塞爾函數比值法，一定程度上減少了貝塞爾函數單值區(qū)間對測量范圍的限制。
如圖1所示的激振測振儀的實施例的結構圖，待測諧振體7是采用多層復合結構的懸臂梁，表面鍍鋁，長1000微米、寬300微米、厚20微米。半導體激光器3的中心波長為1303.9nm，最大輸出功率2.5mw，其波長調制系數β1和強度調制系數β2分別為0.0188nm/mA，0.1mW/mA。測試時，調整準直器與懸臂梁的初始距離，使r0約為100μm；調整半導體激光器3的交流驅動信號的幅度，使α約為1.5mA(則z1約為0.0104)；第一增益系數和第二增益系數均為10。逐漸增大半導體激光器交流調制信號的頻率，當調制頻率遠離待測諧振體7的諧振頻率時，信號監(jiān)視器顯示的測量曲線如圖4(a)所示，其平均值在1左右；當調制頻率在8.81kHz左右時，信號監(jiān)視器顯示的測量曲線變化為如圖4(b)所示，其大小約為0.85。此時待測諧振體7達到諧振狀態(tài)，其振動幅度約為135nm，諧振頻率為8.81kHz。
一部分光在準直器6與空氣交界的端面被反射，產生參考光R，另一部分光以平行光T出射照射到待測諧振體7的表面，反射回來的物光O入射進準直器6后，與參考光R發(fā)生干涉；產生的干涉光含有待測諧振體7的位移信息，此干涉光經過耦合器5后由第一光電轉換元件8接收，將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕谝磺爸梅糯笃?對此電信號放大后輸入信號處理器12。封裝在光源3內的第二光電轉換器10測量光源3的光強變化，第二光電轉換器10的輸出信號通過第二前置放大器11放大后輸出到信號處理器12。待測諧振體7在平行光T的照射下，由于光熱效應，發(fā)生形變。當調制驅動電源輸出的交流驅動信號的頻率與待測諧振體7的固有頻率一致時，待測諧振體7的振動幅度最大，達到諧振狀態(tài)。信號處理器12輸出一個與待測諧振體7振動幅度一一對應的電信號，通過信號監(jiān)視器13可以觀察到該信號。
下面對工作原理作一說明光源3在直流驅動電流i0和交流驅動電流Δi(t)＝αcos(ωct+θ)的驅動下，光源3的輸出光波長λ(t)和輸出光強度g(t)分別表示為λ(t)＝λ0+β1Δi(t) (1)g(t)＝β2[i0+Δi(t)] (2)其中，α為交流驅動電流的幅度，λ0是光源3的中心波長，β1是光源3的波長隨驅動電流的變化系數，β2是光源3的光強隨驅動電流的變化系數。
設參考光C和物光W的振幅比為1∶1，第一光電探測器8檢測到的干涉光信號為S0(t)＝IB(t)+IM(t)cos[z1cos(ωct+θ)+α0+α(t)] (3)其中IB(t)＝g(t-τ0)+g(t-τr)(4)IM(t)=2g(t-τo)g(t-τr)---(5)]]>z1=2πβ1ar0/λ02---(6)]]>α0(t)＝2πr0/λ0(7)α(t)＝4πr(t)/λ0(8)IB(t)和IM(t)分別為干涉信號非相干部分和相干部分的幅度調制；τ0＝l0/c，τr＝lr/c，l0和lr分別為參考光C和物光W的光程，c為光速r0為靜止時準直器6的端面與待測諧振體7的端面之間的光程差；r(t)為待測諧振體7的振動位移。
封裝在光源3中的第二光電探測器探測到的光源3的強度變化為I(t)＝β2{i0+αcos[ωc(t-τ)+θ]} (9)其中，τ是光傳播引起的時間延遲。
將式(3)與式(9)相除，可以得到S(t)＝C+Ccos[z1cos(ωct+θ)+α0+α(t)](10)常數C不隨時間變化。
設待測諧振體7的位移r(t)＝Acos(ωct)，則式(10)可以寫為S(t)＝C+Ccos[z1cos(ωct+θ)+z2cos(ωct)+α0] (11)z2=4πAλ0---(12)]]>由式(6)可知，z1與r0有關，通過調整準直器6與待測諧振體7之間的初始距離，可以使z1相對較小，因此式(11)可以近似寫為S(t)≈C+Ccos[z2cos(ωct)+α0]＝C+Ccosα0[J0(z2)-2J2(z2)cos(2ωct)+...] (13)-Csinα0[2J1(z2)cos(ωct)-2J3(z2)cos(3ωct)+...]其中，Jn(z2)表示n階貝塞爾函數。
由式(13)可見，從信號S(t)中求解出某階貝塞爾函數Jn(z2)，就能夠測量出待測諧振體7的振動幅度。然而貝塞爾函數的單值區(qū)間較小，將會限制該方法的測量范圍。此外，由于r0難以準確測量，所以很難給出sin(α0)和cos(α0)的準確數值，導致直接從式(13)求解某階貝塞爾函數存在困難。
因此采用如圖2所示的信號處理系統(tǒng)對干涉信號進行處理。將第一光電轉換器8檢測到的干涉信號S0(t)和第二光電轉換器10檢測到的光源3的強度變化信號I(t)同時送入第一除法器1201，得到信號S(t)。將S(t)分為兩路，一路信號和調制驅動電源調制信號輸出端輸出的正弦調制信號一起輸入第一乘法器1204，第一乘法器1204的輸出信號再輸入第一低通濾波器1206，得到信號S1，S1＝-K1Csinα0J1(z2) (14)K1是第一增益系數。
將調制驅動電源調制信號輸出端輸出的正弦調制信號輸入三倍頻處理器1202，輸出的信號與S(t)一起輸入第二乘法器1203，第二乘法器1203的輸出信號輸入第二低通濾波器1205，得到信號S2，S2＝K2Csinα0J3(z2) (15)K2是第二增益系數。
再將S1與S2分別輸入加法器1207和減法器1208，加法器1207和減法器1208的輸出信號經第二除法器1210運算后輸出信號R，R=S1+S2S1-S2=-K1J1(z2)+K2J3(z2)-K1J1(z2)-K2J3(z2)=f(A)---(16)]]>待測諧振體7振動幅度A隨信號R變化的模擬結果如圖3所示(令K1＝K2)。可見，由于采用貝塞爾函數比值法，一定程度上減少了貝塞爾函數單值區(qū)間對測量范圍的限制。
如圖1所示的激振測振儀的實施例的結構圖，待測諧振體7是采用多層復合結構的懸臂梁，表面鍍鋁，長1000微米、寬300微米、厚20微米。半導體激光器3的中心波長為1303.9nm，最大輸出功率2.5mw，其波長調制系數β1和強度調制系數β2分別為0.0188nm/mA，0.1mW/mA。測試時，調整準直器與懸臂梁的初始距離，使r0約為100μm；調整半導體激光器3的交流驅動信號的幅度，使α約為1.5mA(則z1約為0.0104)；第一增益系數和第二增益系數均為10。逐漸增大半導體激光器交流調制信號的頻率，當調制頻率遠離待測諧振體7的諧振頻率時，信號監(jiān)視器顯示的測量曲線如圖4(a)所示，其平均值在1左右；當調制頻率在8.81kHz左右時，信號監(jiān)視器顯示的測量曲線變化為如圖4(b)所示，其大小約為0.85。此時待測諧振體7達到諧振狀態(tài)，其振動幅度約為135nm，諧振頻率為8.81kHz。
權利要求
1.一種基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，特征在于其結構為帶有溫度控制器(2)的光源(3)由調制驅動電源(1)驅動；沿光源(3)發(fā)射光前進方向依次置放隔離器(4)、耦合器(5)，所述的光源(3)與隔離器(4)由第一段光纖(301)相連，所述的隔離器(4)與耦合器(5)的第一端口(a)之間由第二段光纖(501)相連，該耦合器(5)的第三端口(c)經第三段光纖(502)與準直器(6)相連，該耦合器(5)的第二端口(b)通過第四段光纖(503)與第一光電轉換器(8)輸入端連接；該第一光電轉換器(8)的輸出端接第一前置放大器(9)的輸入端，封裝在光源(3)內部的第二光電轉換器(10)的輸出端與第二前置放大器(11)的輸入端相連，調制驅動電源(1)的調制信號輸出端、第一前置放大器(9)的輸出端和第二前置放大器(11)的輸出端分別與數據處理器(12)的第一輸入端(x1)、第二輸入端(x2)和第三輸入端(x3)連接；該信號處理器(12)的輸出端與信號監(jiān)視器(13)連接。
2.根據權利要求1所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的信號處理器(12)的構成包括第一除法器(1201)和三倍頻處理器(1202)，該第一除法器(1201)的第一輸入端(D1)和第二輸入端(D2)即信號處理器(12)的第二輸入端(X2)和第三輸入端(X3)，第一除法器(1201)的輸出端與第二乘法器(1203)第一輸入端口(M1)、第一乘法器(1204)第一輸入端(M3)連接；所述的三倍頻處理器(1202)的輸入端即信號處理器(12)的第三輸入端(X3)，所述的三倍頻處理器(1202)的輸出端與第二乘法器(1203)的第二輸入端(M2)連接，第二乘法器(1203)輸出端與第二低通濾波器(1205)的輸入端連接，第一乘法器(1204)的輸出端與第一低通濾波器(1206)的輸入端連接，第二低通濾波器(1205)的輸出端同時與加法器(1207)的第一輸入端(A1)、減法器的第一輸入端(S1)連接，第一低通濾波器(1206)的輸出端同時與加法器(1207)的第二輸入端(A2)、減法器的第二輸入端(S2)連接，加法器(1207)的輸出端和減法器(1208)的輸出端分別與第二除法器(1209)的第一輸入端(D3)和第二輸入端(D4)連接，第二除法器(1209)的輸出端即信號處理器(12)的輸出端。
3.根據權利要求1或2所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的調制驅動電源(1)給光源提供直流驅動電流和交流驅動電流，并且其調制信號輸出端可以輸出與提供給光源的交流驅動電流信號同頻率的交流電壓信號。
4.根據權利要求1所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的光源(3)是指半導體激光器，并且其內部封裝了第二光電轉換器，所說的第二光電轉換器是光電二極管。
5.根據權利要求1所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的準直器(6)是指其出射光為平行光的光學元件，并且其出射端面鍍有增反膜，其反射率R滿足0.08＜R＜0.73。
6.根據權利要求1所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的第一光電轉換器是光電二極管，或是光電池。
7.根據權利要求1所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的信號監(jiān)視器(13)是示波器，或者是萬用表。
8.根據權利要求2所述的單光源激振測振儀，其特征在于所述的三倍頻控制器(1202)是將輸入的交流電壓信號的頻率的轉換成頻率為原來3倍的交流電壓信號的電子元件或系統(tǒng)。
全文摘要
一種基于正弦相位調制的單光源激振測振儀，其結構為帶有溫度控制器的光源由調制驅動電源驅動；沿光源發(fā)射光前進方向依次置放隔離器、耦合器、準直器相連，四者之間由光纖段連接；該第一光電轉換器的輸出端接第一前置放大器的輸入端，封裝在光源內部的第二光電轉換器的輸出端與第二前置放大器的輸入端相連，調制驅動電源的調制信號輸出端、第一前置放大器的輸出端和第二前置放大器的輸出端分別與數據處理器的第一輸入端、第二輸入端和第三輸入端連接；該信號處理器的輸出端與信號監(jiān)視器連接。本發(fā)明具有結構簡單，易于實現微諧振器的光熱激勵，而且可以同時高精度地測量出待測諧振體的頻率和振動幅度。
文檔編號G01M99/00GK1948949SQ200610118188
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權日2006年11月10日
發(fā)明者劉英明, 王向朝 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所