技术领域本发明涉及一种适用于液体介质中位移与振动测量的外差式激光干涉测量系统，属于计量测试领域。
背景技术：
在水下振动测试、液体动态压力计量、水声计量、水下目标探测等实验室与工业现场试验测试中存在液体介质中目标运动或介质折射率静动态测量需求。在这些测量中，由于液体折射率与空气折射率的偏差比较大(如水与空气折射率约0.33)，液体与空气界面(包含光学窗口)的运动变化可能引入比较大的相对测量误差。现有的各种激光干涉测量系统基本都没有考虑到这种测量误差修正问题，而本发明的一种共光路外差式激光干涉测量系统恰恰填补了以上传统激光干涉测量系统在上述测量过程中对于测量误差惊醒修正的空白，从而较好解决了对水下振动测试、液体动态压力计量、水声计量、水下目标探测实验室以及工业现场试验测试过程中存在的液体介质中目标运动或介质折射率静动态的测量误差的修正问题。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决对液体介质中目标运动或介质折射率静动态测量过程中液体与空气界面的运动变化可能引入的激光干涉测量误差问题而提出一种共光路外差式激光干涉测量系统。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种共光路外差式激光干涉测量系统，包括光源分系统、差频分系统、干涉分系统以及探测分系统。光源分系统包括稳频光源、光纤准直扩束器和起偏器，光源分系统的功能是为外差式激光干涉测量系统提供光源；差频分系统包括可调二分波片、第一激光线偏振立体分束镜、声光调制器、第一直角棱镜、二分波片、第二直角棱镜和第二激光线偏振立体分束镜，差频分系统的功能是把光源分系统输出的一路单频激光转换成具有一定频差的偏振态互相垂直的两路激光，即参考光与测量光；干涉分系统包括第三激光线偏振立体分束镜、第一四分波片、参考反射镜、第二四分波片、测量反射镜和偏振片，干涉分系统的功能是使参考光与包含液体中被测目标运动信息的测量光的形成干涉；探测分系统包括探测器与解调系统，探测分系统的功能是用于干涉分系统输出的干涉信号的光电转换与提供信号解调输出所需要的位移、速度或加速度信号。其中干涉分系统整体位于测量液体介质中，第三激光线偏振立体分束镜、第一四分波片、参考反射镜、四分波片与偏振片粘胶为一整体，参考光与测量光从共用光路进入干涉分系统，并从共用光路输出形成干涉。其工作过程为：1.稳频光源产生的频率稳定的单频激光通过光纤准直扩束器与起偏器与可调二分波片形成线偏振的稳频激光。2.线偏振激光通过第一激光线偏振立体分束镜后分为两束，能量分配通过可调二分波片调节。第一路激光为参考光，反射后经过声光调制器进行调频，产生频移Δf，且偏振态与原来的垂直，再通过第一直角棱镜、二分波片以及第二直角棱镜后偏振态变回原来状态，并进入第二激光线偏振立体分束镜后反射回到原光路；第二路激光为测量光，直射经过第一激光线偏振立体分束镜与第二激光线偏振立体分束镜。由此形成两路偏振态相互垂直、频率相差Δf、共光路的激光。3.两路激光共同通过介质界面或光学窗口后第三激光线偏振立体分束镜，参考光反射后经过第一四分波片并由参考反射镜反射回再经过第一四分波片，偏振态发生垂直变化，透射经过第三激光线偏振立体分束镜；测量光透射经过第三激光线偏振立体分束镜后，经过第二四分波片并由测量反射镜反射回再经过第二四分波片，偏振态发生垂直变化，反射射经过第三激光线偏振立体分束镜。两路光再次汇合共通经过偏振片后产生干涉，并经由介质界面或光学窗口后射出液体介质。4.干涉后的光信号经过探测器转换成电信号，并与声光调制器的控制信号一起进入解调系统，输出位移、速度等信号。其中干涉分系统整体位于测量液体介质中，第三激光线偏振立体分束镜、第一四分波片、参考反射镜、第二四分波片与偏振片粘胶为一整体。当介质界面或光学窗口发生形变、运动等变化时，其对干涉系统的影响将被参考光与被测光同时感受并相互抵消，输出信号中将只留有测量光所感受的被测信号。有益效果经典的激光干涉测量系统在测量水等液体介质中运动目标时，液体介质与空气之间的界面及相关窗口的运动给测量带来很大的误差。本发明通过干涉分系统出入光共光路、干涉分系统置于液体中、干涉分系统整体性胶粘等方式实现界面运动的差分补偿，有效提高测量精度。附图说明图1激光干涉测量系统原理结构示意图；其中，1-稳频光源、2-光纤准直扩束器、3-起偏器、4-可调二分波片、5-第一激光线偏振立体分束镜、6-声光调制器、7-第一直角棱镜、8-二分波片、9-第二直角棱镜、10-第二激光线偏振立体分束镜、11-第三激光线偏振立体分束镜、12-第一四分波片、13-参考反射镜、14-第二四分波片、15-测量反射镜、16-偏振片、17-探测器、18-解调系统。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明的实施方案作具体详述。如图1所示，一种共光路外差式激光干涉测量系统，包括光源分系统、差频分系统、干涉分系统以及探测分系统。光源分系统包括稳频光源1、光纤准直扩束器2和起偏器3；差频分系统包括可调二分波片4、第一激光线偏振立体分束镜5、声光调制器6、第一直角棱镜7、二分波片8、第二直角棱镜9和第二激光线偏振立体分束镜10；干涉分系统包括第三激光线偏振立体分束镜11、第一四分波片12、参考反射镜13、第二四分波片14、测量反射镜15和偏振片16；探测分系统包括探测器17和解调系统18。其中干涉分系统整体位于测量液体介质中，第三激光线偏振立体分束镜11、第一四分波片12、参考反射镜13、第二四分波片14与偏振片16粘胶为一整体。其工作过程为：1.稳频光源1产生的频率稳定的单频激光通过光纤准直扩束器2与起偏器3与可调二分波片4形成线偏振的稳频激光。2.线偏振激光通过第一激光线偏振立体分束镜5后分为两束，能量分配通过可调二分波片4调节。第一路激光为参考光，反射后经过声光调制器6进行调频，产生频移Δf，且偏振态与原来的垂直，再通过第一直角棱镜7、二分波片8以及第二直角棱镜9后偏振态变回原来状态，并进入第二激光线偏振立体分束镜10后反射回到原光路；第二路激光为测量光，直射经过第一激光线偏振立体分束镜5与第二激光线偏振立体分束镜10。由此形成两路偏振态相互垂直、频率相差Δf、共光路的激光。3.两路激光共同通过介质界面或光学窗口后第三激光线偏振立体分束镜11，参考光反射后经过第一四分波片12并由参考反射镜13反射回再经过第一四分波片12，偏振态发生垂直变化，透射经过第三激光线偏振立体分束镜11；测量光透射经过第三激光线偏振立体分束镜11后，经过第二四分波片14并由测量反射镜15反射回再经过第二四分波片14，偏振态发生垂直变化，反射射经过第三激光线偏振立体分束镜11。两路光再次汇合共通经过偏振片16后产生干涉，并经由介质界面或光学窗口后射出液体介质。4.干涉后的光信号经过探测器17转换成电信号，并与声光调制器6的控制信号一起进入解调系统18，输出位移、速度等信号。其中干涉分系统整体位于测量液体介质中，第三激光线偏振立体分束镜11、第一四分波片12、参考反射镜13、第二四分波片14与偏振片16粘胶为一整体。当介质界面或光学窗口发生形变、运动等变化时，其对干涉系统的影响将被参考光与被测光同时感受并相互抵消，输出信号中将只留有测量光所感受的被测信号。以上所述仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明。凡是在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明保护范围之内。