眾所周知，在機(jī)械工程與土木工程領(lǐng)域里，振動(dòng)特性的測(cè)量一直存在著各種問題和挑戰(zhàn)。雖然某些振動(dòng)源自器件或部件本身，但由于外力或設(shè)計(jì)的容差造成的非正常振動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致器件或部件的功能性損壞。因此，振動(dòng)特性的測(cè)量和分析是鑒別和確認(rèn)機(jī)器、部件的質(zhì)量特性及工作狀態(tài)的重要測(cè)量手段。

對(duì)于比較大型的被測(cè)物體通?？梢园惭b加速度傳感器，利用加速度傳感器的電荷輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)加速度－速度－位移的相關(guān)測(cè)量。然而當(dāng)測(cè)量物體質(zhì)量比較小，測(cè)量環(huán)境比較嚴(yán)峻的情況下，新型的非接觸式，高精度、實(shí)時(shí)性的測(cè)振技術(shù)則扮演了重要角色。其中，基于激光干涉原理的激光多普勒測(cè)振技術(shù)是目前能夠獲取最佳位移和速度分辨率的最重要的振動(dòng)測(cè)量方法，已被廣泛用于基礎(chǔ)科學(xué)和工程測(cè)量領(lǐng)域。

以德國(guó)Polytec的激光多普勒振動(dòng)儀為代表，高端的激光多普勒測(cè)振儀具有以下兩項(xiàng)主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)：首先，由于這類系統(tǒng)采用激光作為探測(cè)手段，完全無附加質(zhì)量影響，具有非侵入性，從而能夠在極小和極輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行測(cè)量；其次這類系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)微米級(jí)／亞微米的振幅分辨率，線性度高，在極高頻率范圍內(nèi)（當(dāng)前已超過1GHz）和相當(dāng)大的測(cè)量距離范圍內(nèi)仍能確保振幅測(cè)量的一致性。

在工業(yè)研究和開發(fā)中， 激光多普勒測(cè)振儀不但在機(jī)械工程、聲學(xué)及其它工程學(xué)科和科學(xué)領(lǐng)域中用于研究不同物體的動(dòng)態(tài)和聲學(xué)特性， 研究對(duì)象包括從汽車車身、飛機(jī)部件、各類發(fā)動(dòng)機(jī)和建筑物等大型物件到MEMS器件和數(shù)據(jù)硬盤組件等微小物件，甚至可以對(duì)發(fā)熱物體、旋轉(zhuǎn)表面、超聲波工具和復(fù)雜敏感的結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量。以聲學(xué)行業(yè)測(cè)量為例，為了保證所生成的樂器能產(chǎn)生美妙動(dòng)人的聲音，激光多普勒振動(dòng)儀可以盡早地通過振動(dòng)測(cè)量來評(píng)判樂器的的聲樂品質(zhì)；激光振動(dòng)儀還可以對(duì)大功率的揚(yáng)聲器中可能產(chǎn)生的有害的振膜共振進(jìn)行識(shí)別；甚至用于更為復(fù)雜的聲學(xué)研究，例如結(jié)構(gòu)聲學(xué)響應(yīng)（聲場(chǎng)）預(yù)測(cè)，聲學(xué)成像和反聲音研究等等。

當(dāng)激光多普勒振動(dòng)儀在科研及生產(chǎn)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用時(shí)，其成本和價(jià)格則逐漸成為拓廣其應(yīng)用的瓶頸。為了順應(yīng)市場(chǎng)對(duì)激光多普勒振動(dòng)儀的需求，摯感（蘇州）光子科技有限公司（下文簡(jiǎn)稱摯感光子）推出了基于集成光學(xué)芯片技術(shù)的數(shù)字化的小型激光振動(dòng)傳感器系列 （參見“激光位移傳感技術(shù)解析：工業(yè)激光傳感新方案”），實(shí)現(xiàn)了從昂貴儀器到通用化傳感器的跨越。這類小型激光振動(dòng)傳感器采用類似的激光干涉測(cè)振設(shè)計(jì)（見圖1第一部分），本質(zhì)上是要求兩個(gè)源于同一光源的相干光束進(jìn)行疊加干涉：其中一路光可以視為本地參考光，另一路則為實(shí)際測(cè)量目標(biāo)后的回光。光學(xué)干涉方法不但可以放大回光的光學(xué)信號(hào)強(qiáng)度，而且可以通過正交干涉的光路設(shè)計(jì)直接獲得回光信號(hào)的光學(xué)相位，從而實(shí)現(xiàn)相位－速度－加速度的相關(guān)測(cè)量。

圖1：集成光學(xué)實(shí)現(xiàn)激光多普勒振動(dòng)傳感器

在具體的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)上，摯感光子將激光干涉儀的關(guān)鍵光學(xué)部件完全集成到光學(xué)芯片里（見圖1第二部分），并進(jìn)一步通過混合集成的方式，將光學(xué)芯片、激光器、探測(cè)器器以及探測(cè)用的光學(xué)鏡頭通過一體化的封裝集成到一個(gè)略等于半個(gè)火柴盒大小的模組里。這一設(shè)計(jì)不但可以近百倍的減小其體積，同時(shí)大大方便了激光振動(dòng)傳感器的大規(guī)模量產(chǎn)，從而可以成10倍的減少其成本，為激光振動(dòng)傳感器的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。除帶光學(xué)鏡頭的模組設(shè)計(jì)外，還實(shí)現(xiàn)了帶光纖尾纖的設(shè)計(jì)，使得其在應(yīng)用場(chǎng)景上更加靈活 （見圖1第三部分）。圖2則在外觀上對(duì)比了Polytec最小體積工業(yè)產(chǎn)線用激光多普勒振動(dòng)儀于與摯感光子的激光振動(dòng)傳感器。

圖2：尺寸對(duì)比：Polyte IVS－500系列激光多普勒振動(dòng)儀；

摯感光子MV－G系列激光振動(dòng)傳感器模塊