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测试技术—— 其它测试技术(2);内 容 ;激光特点： 单色性：激光的频率宽度比普通光小10倍以上 方向性：激光束在几公里外的扩展范围不过几厘米 相干性：两束激光在相遇区域内相互叠加后,能形成较清晰的干涉图样 因此，在测量精度和测量范围上具有明显的优越性 主要测量原理： 干涉现象： 多普勒效应：接受器与发射器相对运动引起的频率变化 可测量： 长度、位移、表面形状、变形 速度、转速、振动、流量 激光源波长： nm-um;测长仪是迈克尔逊干涉仪。 原理：测定检测光与参考光的相位差所形成的干涉条纹的变化数而测得物体长度。 实现： 工作台移动半个波长 明暗条纹变化一次 计数器记录条纹变化次数。 工作台移动距离为： 其中， N 干涉条纹明暗变化次数; ? 激光波长; n 空气的折射率。 测长10m时，误差约为0.5μm.;激光干涉法测振仍然是以迈克尔逊干涉仪为基础，通过计算干涉条纹数的变化来测量振幅。 振动一周，工作台来回变化4Am ，对应的条纹变化次数为N，振幅为：;生活中的多普勒效应现象： 火车汽笛声问题 迎面而来时，频率增高；相对而去时，频率减低。 信件邮递问题 假定邮递员和外出者同为徒步行走，外出者保持每天写一封信回家。 外出者离家而去时，家人几天才收到一封信件； 外出者停止在某一地方时，家人每天收到一封信； 外出者返程时，家人一天可收到多封信。;光学多普勒效应 光源与其接受器之间有相对运动时，接收器接收到的光波频率与光源发射的光波频率是不同的，这种现象叫做光学多普勒效应。;;组成激光测速系统的主要光学部件： 激光光源: 一般采用连续气体激光器，小功率氦─氖激光器或采 用大功率氩离子激光器（高速气流） 气体单色性好但功率小、固体单色性差但功率大。 入射光系统:光束分离器、发射光栏、发射透镜 收集光系统:接收光栏、接收透镜、光检测器 激光可在被测速度点聚焦成很小的一个测量点，其分辨力很高。 对流体无干扰，测速范围宽。 在航空航天、热物理工程、机械运动测量等方面广泛应用。 ;8.1激光测量技术;8.1激光测量技术;8.1激光测量技术;8.2光纤传感器测量技术;传光原理：全反射原理 纤芯折射率大于包层折射率，包层介面存在产生全反射的界面临界角φc ，相对应的光纤端面存在端面临界入射角θa 。 如果端面入射角θ0小于端面临界入射角θa ，则光线进入光纤后，当射到光纤的内包层界面时，界面入射角φ大于临界角φc ，满足全反射条件，光线将在纤芯和包层的界面上不断地产生全反射而向前传播。;8.2光纤传感器测量技术;1）非功能型/传光型 光纤只起到接收、传输光的作用，不改变光的性质 在调制区（测量区），光纤是不连续的，被测量借助其它功能元件对光产生作用 通过输出端的光电元件转换成电信号 ;2）功能型/传感型——光纤对外界信息有敏感能力和检测能力 在外界环境因素(如温度、压力、电场、磁场等)改变时，光纤的传光特性会发生变化 在调制区，光纤是连续的，被测量直接对光纤作用，以改变传光性能 通过输出端的光电元件转换成电信号 ;8.2.4 应用 1）光纤位移传感器——传光型 ;2）光纤液位计——传光型 ;3）光纤压力传感器——传感型 ;4）物体计数;;8.3超声波检测技术;波动方程： 振幅大小： 衰减系数： ;特点： 1）频率高波长短：绕射现象小，方向性好，能够成为射线定向传播； 2）穿透本领大：在液体、固体中衰减很小，能够穿透近几十米； 3）碰到杂质或分界面会产生显著反射； 4）对人体无害。 5）频率对声速影响不明显，但温度对声速有一定影响，当测量精度要求很高时需要校正； 6）对工作表面要求平滑； 7）要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类，对缺陷没有直观性； 8）只有障碍物尺寸大于波长的1/2时超声波才能反射，即不能检测尺寸小的缺陷。 应用： 1）可在不透光固体中传播； 2）在工业中广泛地用于尺寸、深度、液位、流量、粘度、厚度、距离以及探伤等参数的检测。;原理：遇到不同阻抗界面发生反射 在均匀的材料中：缺陷存在 材料不连续 界面声阻抗不一致