Warum erfordert die heterodyne Laser-Doppler-Vibrometrie eine modulierende Frequenzverschiebung?

Im Wikipedia-Artikel (und anderen Texten wie Optical Inspections of Microsystems) zur Laser-Doppler-Vibrometrie heißt es, dass eine Modulationsfrequenz hinzugefügt werden muss, damit der Detektor das Interferenzsignal mit Frequenz messen kann F B + F D . Warum konnten Sie die Modulationsfrequenz nicht entfernen? F B und interferieren die beiden Strahlen mit Frequenzen F 0 Und F 0 + F D um ein Signal mit Frequenz zu erzeugen F D am Detektor? Ich habe keine Begründung zu dem Thema finden können.

Meine erste Idee war, dass die Dopplerfrequenz in die spektrale Linienbreite des Lasers fallen könnte und daher nicht auflösbar ist, aber für einen stabilisierten CW-Laser mit niedriger Leistung (Linienbreite in der Größenordnung von KHz) und einen typischen F D im zig-MHz-Bereich sehe ich das nicht als Problem.

Wenn Sie nicht modulieren, würde Ihnen ein stationäres oder sehr langsames Objekt ein Schwebungssignal in der Nähe von DC geben, wo viele Rauschquellen vorhanden sind. Ich gehe davon aus, dass die Modulationsfrequenz so gewählt wird, dass die Schwebung ausreichend hoch bleibt, damit die höchste zu erwartende Geschwindigkeit gemessen werden kann.

Antworten (3)

Der „Heterodyn“ basiert auf dem gleichen Prinzip, das von dem „Nonio“, auch „Nonius“ genannt, verwendet wird, der von dem Portugiesen Pedro Nunes erfunden wurde, um die Genauigkeit von Längenmaßen zu erhöhen. Das Prinzip ist auch in der Telekommunikation weit verbreitet. Eine Visualisierung .

edit add: Wenn man die Bragg-Zelle
weglässt sollte der Photo Detector im optischen Bereich arbeiten müssen (moduliert mit F D kHz). Mit der Bragg-Zelle das Signal F D wird montiert F B (Mhz), ein elektronisch adäquateres Band und das Rauschen wird reduziert. Dieser automatisch abgeglichene Fotoempfänger scheint das Design zu vereinfachen.

Eine sinnvolle Erweiterung ist hier: Die Abbildung optischer Frequenzen auf elektronische Frequenzen ermöglicht empfindliche Messungen

Ich stelle nicht sofort die Verbindung zu meiner Frage her. Auch ohne die Modulationsfrequenz ist es immer noch eine Überlagerungstechnik, die die Frequenzen einbezieht F 0 Und F 0 + F D anstatt F 0 Und F 0 + F B + F D .
@Gino Ich habe die Antwort aktualisiert.
Ich genoss Ihre Heterodyning=Nonio-Analogie. Es kann sinnvoll sein, auch das Moiré-Interferenzkonzept mit diesen zu verbinden.

Die modulierende Frequenzverschiebung stellt die Mittenbandfrequenz bei F B

Von Doppler-Effekten wissen wir, dass, wenn das Objekt von der Quelle weg vibriert, die Frequenz abnimmt F D abnimmt (negativ), und wenn es in Richtung der Quelle schwingt, F D steigt (positiv). Nun wie erwähnt, mit der modulierenden Frequenzverschiebung, aus der die detektierte Frequenz stammt F B + F D , kann der Detektor nun die Richtungen unterscheiden, wenn die Geschwindigkeit auf den Detektor zugeht (| F B | + | F D | ) oder vom Detektor entfernt (| F B | − | F D | ).

Ohne Mittenbandfrequenz F B , der Detektor kann nur sehen F D in eine Richtung (positiv), da negative Werte nicht erkannt werden können. In dieser Anordnung wird es üblicherweise zur Homodyndetektion verwendet.

Um in Ihrem Beispiel über heterodyne Interferometrie zu sprechen, benötigen Sie F 1 − F 2 = F 0 , ist dies aufgrund optischer Frequenzen nicht praktikabel. Wenn Sie direkt verwenden F 0 dann sprechen wir über Homodyndetektion.

Warum erfordert die heterodyne Laser-Doppler-Vibrometrie eine modulierende Frequenzverschiebung?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v