측정 원리 - 레이저 진동 측정

접근하는 (또는 이동하는) 소스에서 파동이 방출되는 경우, 연속적인 파동 정점은 방출된 것보다 더 작은 (또는 더 큰) 시간 간격으로 검출기에 도달합니다.
이 현상은 주파수의 변화로 관찰되며, 이를 도플러 효과라고 합니다.
예를 들어, 보행자를 지나가는 구급차의 사이렌 음높이에서 명백한 변화를 확인할 수 있습니다.
파장 λc를 가진 레이저의 측정된 주파수 변화 Δf_c는 속도 v에 비례하며 고정밀도의 실제 진동에 적용할 수 있습니다.

검출된 주파수 변화는 변위 d(t) 및 가속도 a(t) 뿐만 아니라 레이저 광이 반사되는 표면의 속도 v(t)를 도출하는 데 사용됩니다.
주파수 f와 변위 d(t) = Dsin(2πft)의 조화 진동의 경우, 변위, 속도 및 가속도의 진폭은 다음과 같습니다.

주파수 변화는 Mach-Zehnder 간섭계를 통해 강도의 time-series로 변환되며, 그 주파수 영역은 추가적인 전자 프로세싱에 접근할 수 있습니다.
간섭계 내에서 레이저 빔은 기준빔(reference beam)과 측정빔(measurement beam)으로 분리되고, 프로브에서 반사된 빛은 기준빔과 간섭을 일으킵니다.
광 검출기에 기록된 강도에는 기준빔의 강도(I_c) 및 반사된 광(I_v) 외에, 광 경로의 차이(Δz)에 따라 달라지는 기여도가 포함되어 있습니다.

강도의 변화는 물체가 진동계에 접근하고 있는지 또는 진동계에서 멀어지고 있는지 여부와 무관하며, 이 모호성은 헤테로다이닝(heterodyning)에 의해 제거할 수 있습니다.
기준 빔의 주파수가 고정된 양 f_b 만큼 이동하면 움직이지 않는 프로브에 대한 두 빔의 간섭으로 인해 주파수 f_b에 따른 조화 강도 변화가 발생합니다.
이 반송파 신호 ∝ cos(2πf_b)는 측정 대상의 움직임에 의해 변조됩니다. 운동 방향에 따라 강도의 주파수는 더 크거나 작은 주파수로 이동합니다.

측정된 물체의 움직임에 대한 정보는 강도의 변조를 통해 얻어집니다. 디지털 신호로 변환된 후 신호 프로세서는 측정 대상의 변위, 속도 및 가속도를 실시간으로 결정합니다.
복조(디코딩이라고도 함)는 변위, 속도 또는 가속도에 대해 수행됩니다.