由于選用短焦距的凸透鏡商寝，該干涉系統(tǒng)可以做得很小并可以獲得良好的干涉效果迈嘹。半導(dǎo)體激光器本身發(fā)散角較大鸟蟹，每路光束在屏幕上都形成一個(gè)光斑蜕提，調(diào)整兩束光斑重合森书，在光場中即可得到干涉。干涉條紋可用光敏器件檢出并由后繼電路進(jìn)行處理谎势。

實(shí)驗(yàn)中選用可見光半導(dǎo)體激光器構(gòu)建邁克爾遜干涉儀是為了觀察方便凛膏，從這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，如用合適的光敏器件作為干涉條紋的接收裝置脏榆，非可見光范圍內(nèi)的半導(dǎo)體激光器亦可作為干涉儀的激光光源译柏。

測振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理

用半導(dǎo)體激光器干涉儀對微振動(dòng)進(jìn)行測量時(shí)，用一彈性體與被測量(力或加速度)相互作用姐霍，使之產(chǎn)生微位移鄙麦。將這一變化引到動(dòng)鏡上來，就可以在屏上得到變化的干涉條紋镊折，對等傾干涉來講胯府，也就是不斷產(chǎn)生的條紋或不斷消失的條紋。由光敏元件將條紋變化轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娏鞯淖兓砬埃?jīng)過電路處理可得到微振動(dòng)的振幅和頻率痪猛。

測振的電路設(shè)計(jì)

測量微小振動(dòng)包括對振動(dòng)振幅和頻率的測量，通過對振動(dòng)的研究可知居截，在一個(gè)振動(dòng)周期中的振幅波形應(yīng)如(a)所示算换。

振動(dòng)信號處理示意圖

由于振幅最大位置振動(dòng)的速度為零，即干涉條紋所在的光場的光強(qiáng)變化為零六呼，所以這時(shí)光敏二極管光電壓的變化為零客惨。這樣在濾掉直流量并放大交流量后所得到的光電壓的波形如圖3(b)所示。又經(jīng)整形后可得(c)所示的脈沖刨税，該脈沖在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)的總個(gè)數(shù)反映了振動(dòng)的振幅践赁。

(b)所示的光電壓波形包含有高頻和低頻分量，對其進(jìn)行高通濾波筏所，再經(jīng)整形后可得(d)所示的波形胧扇。可見蜀悯，該波形可用來指示振動(dòng)方向的改變牢贸，單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)方向改變的次數(shù)就是振動(dòng)的頻率，由此也確定了振動(dòng)的頻率镐捧。

測振儀的電路原理框圖如圖4所示潜索。這個(gè)電路經(jīng)使用，適合于一般低頻振動(dòng)量的測量愤估。將該測試儀做進(jìn)一步改進(jìn)帮辟，如用雙光敏元件提取干涉條紋的方向變化等速址，可對微振動(dòng)作更靈敏的分析。但一般情況下由驹，該測試儀已能滿足靈敏度和準(zhǔn)確度的需要芍锚。

系統(tǒng)的靈敏度與最小檢測信號分析

傳感器的噪聲決定了傳感器的最小探測信號，低于噪聲水平的測量值不能被檢測到(除非使用相關(guān)方法)蔓榄。最小檢測信號(MDS)可定義為并炮，當(dāng)輸出產(chǎn)生與均方根噪聲相等的變化量時(shí)，輸入端對應(yīng)的變化量甥郑。

另一個(gè)重要特性是靈敏度S(X)逃魄，定義為檢測量(ΔX)變化一個(gè)單位所引起的傳感器輸出(ΔWout)的變化量:

邁克爾遜干涉法中可使用多種不同的光電探測器，包括光電二極管澜搅，PIN二極管窄兜，雪崩二極管，光電倍增管屋犯。通常恤兴，檢測電流(Id)有3個(gè)分量：光電流IPC、暗電流Id和背景光電流IB滑期。

對光電倍增管闽但，ΓG的典型值是105～106，對雪崩二極管是102～104账阳，對PIN約為1阁喉。在這些探測器中Id能在幾nA到幾mA之間變化，取決于η和Iph狡氏。在光電倍增管和雪崩二極管中噪设，F(xiàn)通常較高(10～100)，BM通常在10Hz～1MHz范圍內(nèi)洛惹。

對于邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的等傾干涉條紋的檢測唯乃，假設(shè)具有全條紋可見度泥天，靈敏度

若進(jìn)行條紋細(xì)分奋构，最小檢測信號還能提高，例如將干涉條紋進(jìn)行100細(xì)分拱层，MDS就能再提高兩個(gè)數(shù)量級弥臼。條紋細(xì)分的實(shí)現(xiàn)文中不再贅述。

結(jié)　論

實(shí)現(xiàn)了用半導(dǎo)體激光器構(gòu)建小型邁克爾遜干涉儀根灯，并將其應(yīng)用于微小振動(dòng)量的測量径缅，取得了階段性的成果，并由此提出將半導(dǎo)體激光器構(gòu)建的小型干涉儀應(yīng)用于制造高靈敏烙肺、高精確的傳感器纳猪，從而可以得到廉價(jià)氧卧、小體積、小功耗的高性能傳感器氏堤。

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