WO2012150079A2 - Verfahren und vorrichtung zur optischen, berührungslosen schwingungsmessung eines schwingenden objekts - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur optischen, berührungslosen schwingungsmessung eines schwingenden objekts Download PDF

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Christian Ehrmann
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means

Definitions

  • the invention relates to a device for optical, non-contact vibration measurement of a vibrating object according to the preamble of claim 1 and to a corresponding method according to the preamble of claim 7.
  • Such a method uses and such a device comprises a laser Doppler vibrometer with a laser as a light source for a laser beam. This is split in a first beam splitter arrangement into a measuring beam and a reference beam. Either the measuring beam or the reference beam undergoes a frequency shift, for which purpose usually an acousto-optical modulator, in particular a Bragg cell, is used. The measuring beam is directed to an object to be measured and scattered back or reflected from there. A second beam splitter arrangement merges the measurement beam backscattered from the oscillating object with the reference beam and superimposes the two beams, resulting in an interference signal. The superposed measurement and reference beams are fed to a detector which generates an electrical measurement signal from the interference signal.
  • Laser Doppler vibrometers can measure the vibrations of objects, in particular object surfaces up to the megahertz range without contact. This opens up applications for measuring vibrations of very small and light structures, such as in microsystems technology.
  • air and fluid vibrations can also be measured with the aid of a laser Doppler vibrometer.
  • the frequency of the measuring beam is modulated by the movement of the object surface to be measured due to the Doppler effect in the reflection. Since the laser emits coherent light, it results from superimposing the measurement beam frequency-modulated by the object movement with the reference beam remaining unchanged an interference signal from which the speed of the object can be derived. Thus, the oscillation velocity of the surface of the object to be measured is detected.
  • the shift in the frequency of the reference or measurement beam which, as mentioned, is typically achieved by an acousto-optic modulator (Bragg cell), is only a fraction of the frequency of the laser light.
  • a helium-neon laser HeNe
  • the shift of the frequency of the reference or measuring beam is typically only 40 MHz.
  • thermal influences on the laser, and in particular on its optical resonator lead to changes in the resonator length, which can change the frequency of the laser beam by a multiple of the frequency shifts caused by the Bragg cell.
  • heating at only 0.1 ° C typically results in a 300 MHz shift in the frequency of the laser beam.
  • a known frequency stabilization consists of coupling out in a non-polarized laser without polarization preferential direction and with two active modes, one of the two modes, which are polarized perpendicular to each other, via a polarization beam splitter and to use as a controlled variable.
  • a frequency stabilized laser has the disadvantage of being very sensitive to unwanted reflections and other extraneous light that enters the optical resonator. Furthermore, with a frequency-stabilized laser, its maximum laser power is not available for performing a measurement. This is particularly disadvantageous if a measuring device of the present type is to exploit the emitted light power permitted by the selected laser class in order to achieve maximum measuring accuracy.
  • the said disadvantage of the reduced power of a frequency-stabilized laser can be avoided, if in a device and a method of the present type a laser is used whose active modes are all used for the measurement. This is preferably done so that within the optical resonator of the laser, a polarizing filter is used, which brings all the active modes of the laser to the same polarization, so that on the one hand the full laser power is available for the measurement; on the other hand, the laser is much less sensitive to back reflections and ambient light due to the polarization filter.
  • a frequency stabilization of this laser is then eliminated according to current knowledge.
  • the present invention seeks to propose a device and a method of the type mentioned, with a laser of a laser Doppler vibrometer, in particular to avoid cross-talk effects when measuring with two or more laser Doppler -Vibrometer, stabilized in terms of its frequency and the laser Doppler vibrometer can still be operated with almost maximum signal strength.
  • the laser is frequency-stabilized according to the invention, ie it is provided with a corresponding control circuit.
  • the frequency stabilization of the laser in the laser Doppler vibrometer does not require the use of a monomode laser, but that it is harmless if two or more active modes are used simultaneously for the measurement. It is only important that one active mode is significantly stronger than the others and that the frequency of this dominating mode can be regulated to a defined value.
  • the detection of this beat frequency makes it possible to regulate the resonator length of the laser for frequency stabilization. Because a temperature change of the laser causes on the one hand a frequency shift and on the other hand, a change in the amplitude distribution of the different active modes. When the temperature of the laser changes, its active modes travel through the gain profile of the laser so that, with one exception, the active modes each have different intensities. As a result of the gain profile, this leads to a quasi-periodic passage through the active modes. Run the beat signal, depending on the resonator length of the laser, which is usually linearly dependent on the temperature of the resonator.
  • this quasi-periodic progression of the beat signal is suitable for being used as a control variable for regulating the resonator length of the laser and thus for regulating the laser frequency.
  • the inventively established direct relationship between the fluctuations in the intensity of the beat signal and the temperature of the optical resonator can be used for the regulation and expediently at a point at which the intensity of the beat Signal over the temperature has a sufficiently steep edge. This is the case within a mode run through the gain profile of the laser in at least two areas.
  • the evaluation of the beat signal which is detected as an electrical beat signal, is used according to the invention for stabilizing the laser frequency.
  • the power or frequency, or a combined measure of the power and frequency of the beat electrical signal to control or stabilize the laser frequency one obtains a defined power ratio of the laser modes that produce the beat or beat signal. If appropriate, this power ratio can also be zero in the context of the invention, specifically if the laser happens to be single-mode.
  • a multi-mode laser can be used and nevertheless frequency-stabilized, in particular at a frequency at which two or more active modes have different intensities, so that the control remains in a stable operating state.
  • Random temperature changes during operation due to warm-up effects and environmental influences are compensated by the frequency control according to the invention, so that the device according to the invention is automated over long periods of time Measure vibration without running the risk of getting into a condition during the measurement in which the signal-to-noise ratio is too unfavorable for a reliable measurement result.
  • inventively designed laser are very insensitive to unwanted reflections and other extraneous light that enters the resonator due to the polarizing filter used.
  • frequency-stabilized lasers with polarization filters can preferably be used to operate a measuring device with a plurality of laser Doppler vibrometers, which are simultaneously aimed at the same point of the oscillating object within the scope of the focusing accuracy, so that crosstalk effects are avoided ,
  • the inventively existing frequency control of the laser can be used to a demand-targeted frequency shift of one or more lasers of the laser Doppler vibrometer used to comply with frequency intervals, with which there are no or little cross-talk at certain Demodulationsband- and simultaneously the inevitable signal collapse is not too high.
  • the laser frequencies are controlled so that the frequencies are at least 2 x demodulation hand width apart.
  • FIG. 1 shows two alternative block diagrams (FIGS. 1 a and 1 b) of a heterodyne laser Doppler vibrometer for use in a device according to the invention
  • Figure 2 is a schematic diagram of the reinforcing profile of an example
  • FIG. 3 shows four schematic diagrams as in FIG. 2, illustrating the operating states of the helium-neon laser at four different temperatures
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the frequency deviation of the dominant mode from the center frequency of the helium-neon laser, depending on the temperature of the resonator, the designations (A), (B), (C), (D) refer to those in FIG. 3 illustrated state conditions;
  • Figure 5 is a schematic diagram in which the intensity of the beat signal on the
  • Figure 6 is a schematic diagram in which the intensity of the beat signal on the
  • a device with a laser Doppler vibrometer is described, which is constructed in principle as shown in Figure 1 a.
  • a helium-neon laser 1 is used with a resonator length of 20.4 cm, the coherent light is split via a first beam splitter S1 in a measuring beam 2 and a reference beam 3.
  • the reference beam 3 is passed through a mirror Sp1 through a Bragg cell 4, which serves here as an acousto-optical frequency slider, and passes through a further beam splitter S3 onto an optical detector 5.
  • the Bragg cell 4 shifts the reference signal 3 in frequency by a frequency offset of typically 40 MHz.
  • the measuring beam 2 is conducted via a second beam splitter S2 and a lambda / 4-plate L1 onto a vibrating measuring object 6.
  • the surface of the measuring object 6 scatters the measuring beam 2 back.
  • the backscattered measuring beam is reflected in the second (polarization) beam splitter S2 on the third beam splitter S3 and superimposed there with the reference beam 3.
  • the superimposed, temporally coherent measuring and reference beams form an interference signal 7, the intensity of which is received by the optical detector 5.
  • the lambda / 4-plate L1 can be omitted in another construction variant, so that as S2 a normal beam splitter can be used.
  • the light of the measuring beam 2 reflected at the oscillating measuring object 6 is frequency-shifted in accordance with the instantaneous speed of the measuring object surface. This frequency shift is directly proportional to the speed of the scanned object surface. Since the measuring beam 2 thus shifted in frequency is not superimposed with a reference beam 3 which has remained unchanged, but with the measuring beam 3 which has been provided with a frequency offset by means of the Bragg cell 4, it is possible to obtain from the signal of the detector 5 not only the instantaneous Determine the vibration velocity of the target surface, but also their sign. The vibration movement is thus clearly detected.
  • a measurement object 6 or the vibration of its surface can be detected three-dimensionally.
  • the laser light of the helium-neon laser used in the present embodiment with a wavelength of 632.8 nm and a resonator length of 204 mm has an average laser frequency of 474 THz.
  • This light source is a multi-mode laser in which, depending on the laser state, one or a maximum of three active laser modes are formed. Depending on the intensity of the modes and their exact position in the frequency band, the intensity and frequency of the laser light are strongly influenced.
  • the laser modes (active and passive) occupy a mode spacing ⁇ relative to one another, which is dependent on the resonator length.
  • This fixed mode spacing ⁇ is approximately 735 MHz in the case of the helium-neon laser used in the present exemplary embodiment.
  • a selection of active modes is made by the gain profile of the helium-neon laser, as shown in FIG. 2:
  • the gain profile of the helium-neon laser used in the embodiment is plotted against the frequency.
  • the two modes outside the gain profile do not oscillate and are referred to as passive modes.
  • the frequency deviation of the dominant mode from the center frequency of the laser can be several hundred MHz. This exceeds the frequency offset generated in the laser Doppler vibrometer by the Bragg cell many times over.
  • FIG. 4 shows the frequency deviation of the dominant mode from the center frequency.
  • the frequency hopping (D) occurs at the point where there are two equally strong modes, at which point the dominant mode changes.
  • FIGS. 3 and 4 wherein FIG. 3 shows the amplification profile of the laser and its modes in a representation corresponding to FIG. 2 in four different operating states (A), (B), (C), (D).
  • the resulting from these operating conditions frequency deviation of the dominant mode is shown in Figure 4, wherein the operating conditions (A ...) are entered in the plotted against the frequency curve.
  • the operating state (B) there is a symmetrical three-mode operation in which the frequency of the dominant mode coincides with the center frequency. Cooling of the laser causes a mode shift in the direction of the operating state (A), while heating of the laser causes a mode shift in the direction of the operating state (C). From Figure 4, the resulting shifts in the frequency of the dominant mode can be read.
  • Each mode can be described as a sine wave with a mode amplitude, a mode frequency and a mode phase. If two or three modes are active at the same time, two or three sinusoidal oscillations with different frequencies (in the mode spacing) are formed simultaneously in the resonator. For example, if the light from the laser is measured with a photodiode, the beat signal can be measured at the difference frequency of 735 MHz sinusoidal. The beat signal at the difference frequency is called a beat signal.
  • the intensity of the beat signal for one-or two-mode operation is plotted against the temperature change of the laser resonator.
  • the state conditions (A), (B), (C) and (D) from FIG ur 3 are entered.
  • points (A), (C) and (D) there are two active modes each, which form the beat signal by their mixed products.
  • the signal drop in point (B) is based on the fact that only one active mode is present, so that no mixing of the signals can be performed and the beat signal is equal to zero.
  • FIG. 6 shows the intensity of the beat signal for two or three active modes, again plotted against the temperature change of the resonator.
  • Points (A), (C) and (D) correspond to the state of the gain profile in which two active modes are present.
  • the laser always has at least two active modes, which generate a beat signal at 735 MHz, so in contrast to the example from FIG. 5, the beat signal does not completely disappear here.
  • the beat signal break-in at point (B) is still present.
  • the beat signal has flanks which are suitable as a control variable for regulating the laser frequency.
  • the beat signal can be unambiguously assigned to the frequency of the dominant mode.
  • FIG. 1 b shows an alternative construction of a laser Doppler vibrometer usable in the context of the invention, two detectors being present here: a vibrometer detector connected to the optical detector 5 from FIG a, but here only the interference signal of the vibrometer is to be detected, and a separate beat detector 8, which receives the beat signal.
  • a vibrometer detector connected to the optical detector 5 from FIG a, but here only the interference signal of the vibrometer is to be detected, and a separate beat detector 8, which receives the beat signal.
  • a fourth beam splitter SA which is placed in the beam path instead of the mirror Sp 1, a corresponding coupled out of the signal.
  • the optical detector simultaneously detects the interference signal and the beat signal.
  • the embodiment in FIG. 1 a assumes that significantly more reference light than light scattered back from the measurement object falls on the detector, which is generally the case, so that the beat signal is to a good approximation only dependent on the reference light.
  • the laser Doppler vibrometer for use in the laser Doppler vibrometer in a device according to the invention or in a method according to the invention, it is advantageous to regulate the laser to a frequency at which a mode is dominant.
  • the regulation of the laser temperature, and thus the resonator length can be carried out by means of a regulated laser heating.
  • the regulation of this laser heating can be done by evaluating the beat amplitude and / or the beat frequency of the laser.
  • a laser power supply with adjustable laser current can be used; the laser current has an influence on the temperature of the resonator.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen, berührungslosen Schwingungsmessung eines schwingenden Objekts, umfassend ein Laser-Doppler-Vibrometer mit einem Laser (1) als Lichtquelle für einen Laserstrahl, mit einer ersten Strahlteileranordnung (S1) zum Aufteilen des Laserstrahls in einen Messstrahl (2) und einen Referenzstrahl (3), mit einem Mittel 4 zur definierten Verschiebung der Frequenz des Referenzstrahls (3) oder des Messstrahls (2), mit einer zweiten Strahlteileranordnung (S2, S3), mittels der der vom schwingenden Objekt (6) rückgestreute Messstrahl (2) mit dem Referenzstrahl (3) zusammengeführt und diesem überlagert wird, sowie mit einem Detektor 5 zum Empfangen des überlagerten Mess- und Referenzstrahls (7) und zum Erzeugen eines Messsignals, wobei der Laser (1) mit einem innerhalb seines optischen Resonators angeordneten Polarisationsfilter versehen ist und die Frequenz der dominierenden Mode durch eine Regelung auf das Beat-Signal konstant gehalten werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optischen, berührunqslosen
Schwingungsmessung eines schwingenden Objekts
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen, berührungslosen Schwingungsmessung eines schwingenden Objekts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Ein solches Verfahren verwendet und eine solche Vorrichtung umfasst ein La- ser-Doppler-Vibrometer mit einem Laser als Lichtquelle für einen Laserstrahl. Dieser wird in einer ersten Strahlteileranordnung in einen Messstrahl und einen Referenzstrahl aufgeteilt. Entweder der Messstrahl oder der Referenzstrahl erfährt eine Frequenzverschiebung, wofür üblicherweise ein akusto-optischer Modulator, insbesondere eine Bragg-Zelle verwendet wird. Der Messstrahl wird auf ein zu vermessendes Objekt gerichtet und von dort zurückgestreut oder reflektiert. Eine zweite Strahlteileranordnung führt den vom schwingenden Objekt rückgestreuten Messstrahl mit dem Referenzstrahl zusammen und überlagert die beiden Strahlen, wodurch sich ein Interferenzsignal ergibt. Die überlagerten Mess- und Referenzstrahlen werden einem Detektor zugeführt, der aus dem Interferenzsignal ein elektrisches Messsignal generiert.
Laser-Doppler-Vibrometer können Schwingungen von Objekten, insbesondere von Objektoberflächen bis in den Megahertzbereich berührungslos messen. Dies eröffnet Anwendungen beim Messen von Schwingungen von sehr kleinen und leichten Strukturen, wie in der Mikrosystemtechnik. Jedoch auch Luft- und Fluid- Schwingungen können mit Hilfe eines Laser-Doppler-Vibrometers vermessen werden. Hierbei wird die Frequenz des Messstrahls durch die Bewegung der zu vermessenden Objektoberfläche aufgrund des Dopplereffekts bei der Reflexion moduliert. Da der Laser kohärentes Licht abgibt, ergibt sich durch Überlagern des durch die Objektbewegung frequenzmodulierten Messstrahls mit dem unverändert gebliebenen Referenzstrahl ein Interferenzsignal, aus dem die Geschwindigkeit des Objekts abgeleitet werden kann. Es wird also die Schwingschnelle der Oberfläche des zu vermessenden Objekts erfasst.
Da beim vorliegend verwendeten Laser-Doppler-Vibrometer einer der beiden Teile des Laserstrahls in seiner Frequenz verschoben wird und somit ein hete- rodynes Vibrometer vorliegt, wird eine Modulationsfrequenz des Interferenzsignals erzeugt, die es ermöglicht, nicht nur die momentane Geschwindigkeit der Oberfläche des zu vermessenden Objekts festzustellen, sondern auch das Vorzeichen, also die Bewegungsrichtung, so dass mit dem heterodynen Laser- Doppler-Vibrometer die Schwingungsbewegung des zu vermessenden Objekts eindeutig erfasst werden kann.
Die Verschiebung der Frequenz des Referenz- oder des Messstrahls, die, wie erwähnt, typischerweise durch einen akusto-optischen Modulator (Bragg-Zelle) erreicht wird, beträgt nur einen Bruchteil der Frequenz des Laserlichts. Typischerweise wird ein Helium-Neon-Laser (HeNe) verwendet, dessen Frequenz bei 4,74 x 10 Hz liegt. Die Verschiebung der Frequenz des Referenz- oder Messstrahls beträgt typischerweise lediglich 40 MHz. Thermische Einflüsse auf den Laser, und dort insbesondere auf dessen optischen Resonator, führen jedoch zu Veränderungen der Resonatorlänge, die die Frequenz des Laserstrahls um ein Vielfaches der durch die Bragg-Zelle verursachten Frequenzverschiebungen verändern können. Im Falle eines Helium-Neon-Lasers führt eine Erwärmung um nur 0, 1 °C typischerweise zu einer Verschiebung der Frequenz des Laserstrahls um 300 MHz.
Besondere Probleme bereitet dies, wenn mehrere Laser-Doppler-Vibrometer verwendet werden, die ihre Messstrahlen gleichzeitig auf einen Bereich eines zu vermessenden schwingenden Objekts richten, beispielsweise um dreidimensionale Schwingungen erfassen zu können. Denn wenn sich die Frequenzen der Messstrahlen zu nah sind, kann hier ein Übersprecheffekt eintreten, d.h. der rückgestreute Messstrahl eines Vibrometers der gleichzeitig in ein anderes Vibrometer gelangt kann dort die Messung verfälschen bzw. unmöglich machen. Da die Mittenfrequenz jedes HeNe-Lasers durch ein wohldefiniertes atomares Elektronenniveau bestimmt ist, unterscheiden sich die Mittenfrequenzen mehrerer Laser nicht. Wenn nun die Frequenzen der Messstrahlen solcher mehrerer Vibrometer aufgrund von thermischen Effekten verschoben werden, kommt es immer wieder zufällig zu solchen Übersprecheffekten.
Um den genannten Problemen zu begegnen, ist es bekannt, den im Laser- Doppler-Vibrometer verwendeten Laser in seiner Frequenz zu stabilisieren. Die- ser wird hierbei mit einem Regelkreis versehen, der insbesondere auf die Länge des optischen Resonators einwirkt, um temperaturinduzierte Längenänderungen bzw. Frequenzverschiebungen zu kompensieren. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass der Laser nur eine aktive Mode abstrahlt, die zur Messung verwendet wird. Eine bekannte Frequenzstabilisierung besteht darin, bei einem nicht polarisierten Laser ohne Polarisationsvorzugsrichtung und mit zwei aktiven Moden, eine der beiden Moden, die senkrecht zueinander polarisiert sind, über einen Polarisationsstrahlteiler auszukoppeln und als Regelgröße zu verwenden.
Ein solcher frequenzstabilisierter Laser bringt jedoch den Nachteil mit sich, sehr empfindlich auf ungewollte Reflexionen und sonstiges Fremdlicht zu reagieren, das in den optischen Resonator gelangt. Des Weiteren steht bei einem frequenzstabilisierten Laser dessen maximale Laserleistung zur Durchführung einer Messung nicht zur Verfügung. Dies ist insbesondere dann sehr nachteilig, wenn eine Messvorrichtung der vorliegenden Art die von der gewählten Laser- klasse erlaubte abgegebene Lichtleistung ausschöpfen soll, um eine maximale Messgenauigkeit zu erreichen.
-Der genannte Nachteil der reduzierten Leistung eines frequenzstabilisierten Lasers kann zwar vermieden werden, wenn bei einer Vorrichtung und einem Verfahren der vorliegenden Art ein Laser eingesetzt wird, dessen aktive Moden alle zur Messung verwendet werden. Dies erfolgt vorzugsweise so, dass innerhalb des optischen Resonators des Lasers ein Polarisationsfilter eingesetzt wird, der alle aktiven Moden des Lasers auf dieselbe Polarisation bringt, so dass zum einen die volle Laserleistung für die Messung zur Verfügung steht; zum anderen wird der Laser durch das Polarisationsfilter sehr viel unempfindlicher gegen Rückreflexe und Fremdlicht. Eine Frequenzstabilisierung dieses Lasers entfällt dann allerdings nach bisherigem Kenntnisstand.
Ohne Frequenzstabilisierung ergeben sich dann wiederum die Probleme, die eingangs insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung von mehreren Laser-Doppler-Vibrometern beschrieben wurden. Aber auch bei einer Schwingungsmessung mit nur einem Laser-Doppler-Vibrometer, dessen Laser mehr als eine aktive Mode ausgibt, kann die Signalstärke des Interferenzsignals bei bestimmten Werten einer temperaturinduzierten Frequenzverschiebung einbrechen, so dass eine Messung nicht mehr möglich ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zwei aktive Moden ausgekoppelt werden, deren Amplituden etwa gleich sind und die destruktiv interferieren. Schwingungsmessungen können auf diese Weise fehlschlagen, nämlich dann, wenn beispielsweise Temperatureinflüsse aus der Umgebung dazu führen, dass der Laser in einen Modenzustand gerät, in dem eine Messung nicht möglich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem ein Laser eines Laser-Doppler-Vibrometers, insbesondere zur Vermeidung von Übersprecheffekten beim Messen mit zwei oder mehr Laser-Doppler-Vibrometern, hinsichtlich seiner Frequenz stabilisiert und das Laser-Doppler-Vibrometer dennoch mit nahezu maximaler Signalstärke betrieben werden kann.
Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden sich in den Ansprüchen 2 bis 5; vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 8 bis 13 niedergelegt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich also dadurch aus, dass der Laser des Laser-Doppler-Vibrometers mit einem innerhalb seines optischen Resonators angeordneten Polarisationsfilter versehen ist, der die verschiedenen Moden des Lasers gleich polarisiert. Als Polarisationsfilter wird hierbei vorzugsweise mindestens ein Brewster-Fenster verwendet. Durch dieses Polarisationsfilter werden mehrere, meistens zwei Moden des Lasers auf dieselbe Polarisation gebracht, so dass einerseits nicht mehr eine Mode mittels eines Polarisations-Strahlteilers ausgeblendet und als Stellgröße für die Regelung des Lasers verwendet werden kann, andererseits jedoch im Wesentlichen die volle Laserleistung für die Messung zur Verfügung steht. Gleichwohl wird der Laser erfindungsgemäß frequenzstabilisiert, ist also mit einem entsprechenden Regelkreis versehen.
Erfindungsgemäß wurde nämlich erstmals erkannt, dass es für die Frequenzsta- bilisierung des Lasers im Laser-Doppler-Vibrometer nicht erforderlich ist, einen monomodigen Laser einzusetzen, sondern dass es unschädlich ist, wenn zwei oder mehr aktive Moden gleichzeitig zur Messung verwendet werden. Wichtig ist lediglich, dass eine aktive Mode deutlich stärker als die anderen ist und dass die Frequenz dieser dominierenden Mode auf einen definierten Wert geregelt werden kann.
Wenn der Laser im Zwei-Moden-Betrieb bzw. Drei- oder Mehr-Moden-Betrieb arbeitet, wobei die Polarisationsrichtungen aller Moden im Wesentlichen gleich sind, resultiert eine Schwebungsfrequenz zwischen zwei benachbarten Moden, die sogenannte Beat-Frequenz. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass das Erfassen dieser Beat-Frequenz ein Regeln der Resonatorlänge des Lasers zur Frequenzstabilisierung ermöglicht. Denn eine Temperaturänderung des Lasers bewirkt einerseits eine Frequenzverschiebung und andererseits eine Änderung der Amplitudenverteilung der verschiedenen aktiven Moden. Bei einer Tempera- turänderung des Lasers wandern dessen aktive Moden durch das Verstärkungsprofil des Lasers, so dass die aktiven Moden bis auf eine Ausnahme im Durchlauf jeweils unterschiedliche Intensitäten besitzen. Dies führt beim Durchlauf der aktiven Moden durch das Verstärkungsprofil zu einem quasi-periodischen Ver- lauf des Beat-Signals, abhängig von der Resonatorlänge des Lasers, welche in der Regel linear abhängig von der Temperatur des Resonators ist.
Erfindungsgemäß ist weiter erkannt worden, dass dieser quasi-periodische Ver- lauf des Beat-Signals dazu geeignet ist, als Regelgröße für die Regelung der Resonatorlänge des Lasers und damit zur Regelung der Laserfrequenz verwendet zu werden. Insbesondere dann, wenn die Resonatorlänge des Lasers über die Temperatur, d.h. durch bedarfsweises Heizen und/oder Kühlen geregelt wird, kann der erfindungsgemäß festgestellte direkte Zusammenhang zwischen den Schwankungen in der Intensität des Beat-Signals und der Temperatur des optischen Resonators zur Regelung genutzt werden und zwar zweckmäßigerweise an einem Punkt, an dem die Intensität des Beat-Signals über der Temperatur eine ausreichend steile Flanke aufweist. Dies ist innerhalb eines Moden- durchlaufs durch das Verstärkungsprofil des Lasers in mindestens zwei Berei- chen der Fall.
Die Auswertung des Beat-Signals, das als elektrisches Schwebungssignal er- fasst wird, wird erfindungsgemäß zur Stabilisierung der Laserfrequenz verwendet. Wenn man die Leistung oder die Frequenz oder eine kombinierte Messgrö- ße aus Leistung und Frequenz des elektrischen Schwebungssignals zur Regelung bzw. Stabilisierung der Laserfrequenz verwendet, erzielt man ein definiertes Leistungsverhältnis der Lasermoden, die die Schwebung bzw. das Beat- Signal hervorrufen. Dieses Leistungsverhältnis kann im Rahmen der Erfindung gegebenenfalls auch Null sein, und zwar dann, wenn der Laser zufällig einmodig läuft.
Mit der vorliegenden Erfindung kann also ein mehrmodiger Laser verwendet und dieser gleichwohl frequenzstabilisiert werden, und zwar insbesondere bei einer Frequenz, bei der zwei oder mehr aktive Moden unterschiedliche Intensitäten aufweisen, so dass die Regelung in einem stabilen Betriebszustand bleibt. Zufällige Temperaturänderungen im Betrieb durch Aufwärmeffekte und Umwelteinflüsse werden durch die erfindungsgemäße Frequenzregelung kompensiert, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung über lange Zeiträume automatisiert Schwingungen messen kann, ohne Gefahr zu laufen, während der Messung in einen Zustand zu geraten, in dem das Signal-Rausch-Verhältnis zu ungünstig für ein verlässliches Messergebnis ist. Insbesondere bei einer Schwingungsmessung eines Objekts durch mehrere La- ser-Doppler-Vibrometer kann es auch bei länger andauernden automatischen Messvorgängen nicht mehr zu zufälligen Übersprecheffekten kommen, weil etwa die verwendeten Laser durch Umwelteinflüsse und Aufwärmeffekte unterschiedliche Temperaturänderungen und damit Frequenzverschiebungen zueinander erleiden. Gleichwohl können die Laser der Vibrometer so betrieben werden, dass nicht zwei gleich starke Moden entstehen, wodurch die Signalstärke einbrechen würde.
Darüber hinaus sind die erfindungsgemäß ausgestalteten Laser aufgrund des eingesetzten Polarisationsfilters sehr unempfindlich gegen ungewollte Reflexionen und sonstiges Fremdlicht, das in den Resonator gelangt.
Die erfindungsgemäße Verwendung von frequenzstabilisierten Lasern mit Polarisationsfiltern kann schließlich vorzugsweise dazu genutzt werden, eine Mess- Vorrichtung mit mehreren Laser-Doppler-Vibrometern, die gleichzeitig im Rahmen der Fokussiergenauigkeit auf denselben Punkt des schwingenden Objekts gerichtet sind, so zu betreiben, dass Übersprecheffekte vermieden werden.
Hierzu kann die erfindungsgemäß vorhandene Frequenzregelung der Laser zu einer bedarfsweisen gezielten Frequenzverschiebung eines oder mehrerer Laser der verwendeten Laser-Doppler-Vibrometer genutzt werden, um Frequenzabstände einhalten zu können, mit denen es bei bestimmten Demodulationsband- breiten keinen oder nur wenig Übersprecheffekt gibt und gleichzeitig der zwangsläufige Signaleinbruch nicht zu hoch wird. Hierzu werden die Laserfrequenzen so geregelt, dass die Frequenzen mindestens um 2 x Demodulations- handbreite auseinanderliegen. Ein Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Figur 1 zwei alternative Blockschaltbilder (Figuren 1 a und 1 b) eines hetero- dynen Laser-Doppler-Vibrometers zur Verwendung in einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2 ein Prinzipschaubild des Verstärkungsprofils eines beispielhaft
verwendeten Helium-Neon-Lasers;
Figur 3 vier Prinzipschaubilder wie Figur 2, darstellend die Betriebszustände des Helium-Neon-Lasers bei vier verschiedenen Temperaturen;
Figur 4 ein Prinzipschaubild der Frequenzabweichung der dominanten Mode von der Mittenfrequenz des Helium-Neon-Lasers, abhängig von der Temperatur des Resonators, die Bezeichnungen (A), (B), (C), (D) beziehen sich auf die in Fig. 3 dargestellten Modenzustände;
Figur 5 ein Prinzipschaubild, in dem die Intensität des Beat-Signals über der
Temperaturänderung für den Ein- bzw. Zwei-Moden-Betrieb des Helium-Neon-Lasers aus den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist, die Bezeichnungen (A), (B), (C), (D) beziehen sich auf die in Fig. 3 dargestellten Modenzustände;
Figur 6 ein Prinzipschaubild, in dem die Intensität des Beat-Signals über der
Temperaturänderung für den Zwei- bzw. Drei-Moden-Betrieb des Helium-Neon-Lasers aus den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist, die Bezeichnungen (A), (B), (C), (D) beziehen sich auf die in Fig. 3 dargestellten Modenzustände;
Als Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird hier eine Vorrichtung mit einem Laser-Doppler-Vibrometer beschrieben, das prinzipiell wie in Figur 1 a dargestellt aufgebaut ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Helium-Neon-Laser 1 mit einer Resonatorlänge von 20,4 cm verwendet, dessen kohärentes Licht über einen ersten Strahlteiler S1 in einen Messstrahl 2 und einen Referenzstrahl 3 aufgeteilt wird. Der Referenzstrahl 3 wird über einen Spiegel Sp1 durch eine Bragg-Zelle 4, die hier als akusto-optischer Frequenz- Schieber dient, geleitet und gelangt durch einen weiteren Strahlteiler S3 auf einen optischen Detektor 5. Die Bragg-Zelle 4 verschiebt hierbei das Referenzsignal 3 in seiner Frequenz um einen Frequenzoffset von typischerweise 40 MHz.
Der Messstrahl 2 wird über einen zweiten Strahlteiler S2 und eine Lambda/4- Platte L1 auf ein schwingendes Messobjekt 6 geleitet. Die Oberfläche des Messobjekts 6 streut den Messstrahl 2 zurück. Der rückgestreute Messstrahl wird im zweiten (Polarisations-)Strahlteiler S2 auf den dritten Strahlteiler S3 reflektiert und dort mit dem Referenzstrahl 3 überlagert. Die überlagerten, zeitlich kohärenten Mess- und Referenzstrahlen bilden ein Interferenzsignal 7, dessen Intensität vom optischen Detektor 5 empfangen wird. Die Lambda/4-Platte L1 kann in einer anderen Bauvariante weggelassen werden, so dass als S2 ein normaler Strahlteiler verwendet werden kann.
Wegen des Dopplereffektes wird das am schwingenden Messobjekt 6 reflektierte Licht des Messstrahls 2 entsprechend der momentanen Geschwindigkeit der Messobjektoberfläche frequenzverschoben. Diese Frequenzverschiebung ist direkt proportional zur Geschwindigkeit der abgetasteten Objektoberfläche. Da der so frequenzverschobene Messstrahl 2 nicht mit einem unverändert gebliebenen Referenzstrahl 3 überlagert wird, sondern mit dem Messstrahl 3, der mit- tels der Bragg-Zelle 4 mit einem Frequenzoffset versehen worden ist, kann man aus dem Signal des Detektors 5 nicht nur die momentane Schwingungsgeschwindigkeit der Messobjektoberfläche bestimmen, sondern auch deren Vorzeichen. Die Schwingungsbewegung ist damit eindeutig erfasst. Wenn man in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise drei solcher Laser-Doppler-Vibrometer einsetzt, kann ein Messobjekt 6 bzw. die Schwingung von dessen Oberfläche dreidimensional erfasst werden. Das Laserlicht des im vorliegenden Ausführungsbeispiel eingesetzten Helium- Neon-Lasers mit einer Wellenlänge von 632,8 nm und einer Resonatorlänge von 204 mm weist eine mittlere Laserfrequenz von 474 THz auf. Diese Lichtquelle ist ein Multi-Moden-Laser, in dem sich, abhängig vom Laserzustand, eine oder maximal drei aktive Lasermoden ausbilden. Je nach Intensität der Moden und deren genauen Lage im Frequenzband wird das Laserlicht in seiner Intensität und Frequenz stark beeinflusst.
Die Lasermoden (aktive wie passive) nehmen einen Modenabstand Δν zueinander ein, der abhängig von der Resonatorlänge ist. Dieser feste Modenabstand Δν beträgt beim im vorliegenden Ausführungsbeispiel eingesetzten Helium- Neon-Laser etwa 735 MHz.
Eine Selektion von aktiven Moden wird durch das Verstärkungsprofil des Helium-Neon-Lasers vorgenommen, was Figur 2 visualisiert:
In Figur 2 ist das Verstärkungsprofil des im Ausführungsbeispiel verwendeten Helium-Neon-Lasers über der Frequenz aufgetragen. Zu erkennen sind vier Lasermoden im Abstand von jeweils 735 MHz, von denen sich zwei innerhalb des Verstärkungsprofils und oberhalb der Laserschwelle befinden, und die deshalb aktive Moden sind. Diese beiden aktiven Moden stehen nicht symmetrisch bezüglich des Verstärkungsprofils, so dass die höherfrequente Mode hier dominant ist. Die beiden Moden außerhalb des Verstärkungsprofils schwingen nicht an und werden als passive Moden bezeichnet.
Bei einer Temperaturänderung des Laser-Resonators„wandern" die Moden durch das Verstärkungsprofil. Bei einer Temperaturerhöhung und damit einer Verlängerung des Resonators bewegen sich die Moden im Schaubild nach Figur 2 von rechts nach links und bei einer Temperaturverringerung von links nach rechts. Eine Temperaturänderung bewirkt einerseits eine Frequenzverschiebung, andererseits eine Änderung der Amplitudenverteilung der aktiven Moden. Bei einer kontinuierlichen Temperaturveränderung verschwindet jeweils eine aktive Mode auf einer Seite des Verstärkungsprofils und auf der anderen Seite des Verstärkungsprofils taucht eine neue aktive Mode auf.
Die Frequenzabweichung der dominanten Mode von der Mittenfrequenz des Lasers kann mehrere hundert MHz betragen. Dies übertrifft den Frequenzoffset, der im Laser-Doppler-Vibrometer durch die Bragg-Zelle erzeugt wird, um ein Vielfaches.
Figur 4 zeigt die Frequenzabweichung der dominanten Mode von der Mittenfrequenz. Der Frequenzsprung (D) entsteht an der Stelle, an der zwei gleich starke Moden vorliegen, an dieser Stelle wechselt die dominante Mode. Dies visualisie- ren die Figuren 3 und 4, wobei in Figur 3 das Verstärkungsprofil des Lasers und seine Moden in einer der Figur 2 entsprechenden Darstellung in vier unterschiedlichen Betriebszuständen (A), (B), (C), (D) dargestellt ist. Die aus diesen Betriebszuständen resultierende Frequenzabweichung der dominanten Mode ist in Figur 4 dargestellt, wobei die Betriebszustände (A...) in die über der Temperatur aufgetragene Frequenzkurve eingetragen sind. Gut zu erkennen ist, dass im Betriebszustand (B) ein symmetrischer Drei-Moden-Betrieb vorliegt, bei dem die Frequenz der dominanten Mode mit der Mittenfrequenz übereinstimmt. Eine Abkühlung des Lasers führt zu einer Modenverschiebung in Richtung des Betriebszustands (A), während eine Erwärmung des Lasers eine Modenverschiebung in Richtung des Betriebszustands (C) verursacht. Aus Figur 4 lässt sich die daraus resultierenden Verschiebungen der Frequenz der dominanten Mode ablesen.
Jede Mode kann als Sinusschwingung mit einer Modenamplitude, einer Modenfrequenz und einer Modenphase beschrieben werden. Sind zwei bzw. drei Moden gleichzeitig aktiv, bilden sich zwei bzw. drei Sinusschwingungen mit unterschiedlicher Frequenz (im Modenabstand) gleichzeitig im Resonator aus. Wenn das Licht des Lasers beispielsweise mit einer Fotodiode gemessen wird, so kann das Überlagerungssignal bei der Differenzfrequenz 735 MHz der Sinusschwingungen gemessen werden. Das Überlagerungssignal bei der Differenzfrequenz wird als Beat-Signal bezeichnet. I n Figur 5 ist die I ntensität des Beat-Signals für den Ein- bzw. Zwei-Moden- Betrieb über der Temperaturänderung des Laserresonators aufgetragen . Auch hier sind die Modenzustände (A), (B) , (C) und (D) aus Fig ur 3 eingetragen. I n den Punkten (A), (C) und (D) sind jeweils zwei aktive Moden vorhanden , die durch ihre Mischprodukte das Beat-Signal bilden . Der Signaleinbruch im Punkt (B) beruht darauf, dass nur eine aktive Mode vorhanden ist, so dass keine Mischung der Sig nale durchgeführt werden kann und das Beat-Sig nal gleich N ull ist.
Figur 6 zeigt die Intensität des Beat-Signals für zwei bzw. drei aktive Moden, wiederum über der Temperaturänderung des Resonators aufgetragen . Die Punkte (A) , (C) und (D) entsprechen dem Zustand des Verstärkungsprofils, in dem zwei aktive Moden vorhanden sind. I m Einbruch des Beat-Signals, am Punkt (B) , sind gleichzeitig drei aktive Lasermoden vorhanden . Der Laser besitzt also immer m indestens zwei aktive Moden , die bei 735 MHz ein Beat-Signal erzeugen , daher verschwindet hier im Gegensatz zum Beispiel aus Figur 5 das Beat-Signal nicht komplett. Der Beat-Signal Einbruch am Punkt (B) ist jedoch nach wie vor vorhanden .
Wie anhand der Figuren 5 u nd 6 deutlich wird , besitzt das Beat-Signal abhängig von der Temperatur an ausgewählten Betriebszuständen Flanken, die als Stellg röße für die Regelung der Laserfrequenz geeignet sind. Ü ber die fallende und steigende Flanke kann das Beat-Sig na l eindeutig der Frequenz der dom inanten Mode zugeordnet werden.
I n Fig ur 1 b ist ein zur Fig ur 1 a alternativer Aufbau eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren Laser-Doppler-Vibrometers dargestellt, wobei hier zwei Detektoren vorhanden sind: Ein Vibrometer-Detektor, der mit dem optischen Detektor 5 aus Fig ur 1 a übereinstimmt, hier jedoch nur das I nterferenzsignal des Vibrometers detektieren soll, sowie ein separater Beat-Detektor 8, der das Beat- Sig nal aufnimmt. Für den Beat-Detektor wird in einem vierten Strahlteiler SA , der anstelle des Spiegels Sp 1 in den Strahlengang gesetzt ist, ein entsprechen- des Signal ausgekoppelt. Im Aufbau nach Figur 1 a detektiert hingegen der optische Detektor gleichzeitig das Interferenzsignal und das Beat-Signal. Die Ausführung in Fig. 1 a geht davon aus, dass deutlich mehr Referenzlicht als vom Messobjekt zurückgestreutes Licht auf den Detektor fällt, was in der Regel der Fall ist, damit ist das Beat-Signal in guter Näherung nur vom Referenzlicht abhängig.
Für die Anwendung im Laser-Doppler-Vibrometer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. in einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, den Laser auf eine Frequenz zu regeln, bei dem eine Mode dominant ist. Die Regelung der Lasertemperatur, und damit der Resonatorlänge, kann mittels einer geregelten Laserheizung vorgenommen werden. Die Regelung dieser Laserheizung kann durch Auswertung der Beat-Amplitude und/oder der Beat-Frequenz des Lasers erfolgen.
Alternativ zu einer geregelten Laserheizung kann beispielsweise ein Laser- Netzteil mit einstellbarem Laserstrom verwendet werden; der Laserstrom hat Einfluss auf die Temperatur des Resonators.
Es ist jedoch auch möglich, die Resonatorlänge auf andere Weise zu regeln, beispielsweise durch Temperaturplättchen oder Piezokristalle, die die Position der Resonatorspiegel gezielt verändern können.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es insbesondere möglich, Vorrichtungen und Verfahren zur optischen, berührungslosen Schwingungsmessung mit mehr als einem Laser-Doppler-Vibrometer zur zwei- oder dreidimensionalen Vermessung eines Objekts über längere Zeit automatisiert zu betreiben, ohne Gefahr zu laufen, dass mittels Temperatureinflüssen durch die Umgebung oder durch Positionsveränderungen der Laser-Doppler-Vibrometer Laserfrequenz-Verschiebungen auftreten, die zu Übersprecheffekten führen können, wodurch die Messungen unbrauchbar würden.

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zur optischen, berührungslosen Schwingungsmessung eines schwingenden Objekts, umfassend ein Laser-Doppler-Vibrometer mit einem Laser (1 ) als Lichtquelle für einen Laserstrahl, mit einer ersten Strahlteileranordnung (S1 ) zum Aufteilen des Laserstrahls in einen Messstrahl
(2) und einen Referenzstrahl
(3), mit einem Mittel
(4) zur definierten Verschiebung der Frequenz des Referenzstrahls (3) oder des Messstrahls (2), mit einer zweiten Strahlteileranordnung (S2, S3), mittels der der vom schwingenden Objekt (6) rückgestreute Messstrahl (2) mit dem Referenzstrahl (3) zusammengeführt und diesem überlagert wird, sowie mit einem Detektor
(5) zum Empfangen des überlagerten Mess- und Referenzstrahls (7) und zum Erzeugen eines Messsignals,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Laser (1 ) mit einem innerhalb seines optischen Resonators angeordneten Polarisationsfilter und mit einem Regelkreis zur Frequenzstabilisierung versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis so ausgebildet ist, dass er auf ein Beat-Signal des Lasers (1 ) regelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsfilter aus mindestens einem Brewster-Fenster gebildet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis einen Detektor zum Erfassen des Beat-Signals des Lasers und/oder zum Umwandeln des Beat-Signals in ein elektrisches Schwebungssignal umfasst, und dass der Regelkreis so ausgebildet ist, dass er die Leistung und/oder die Frequenz des elektrischen Schwebungssignals regelt. Vorrichtung mindestens nach einem der Ansprüche 1 bis 4',
dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis ein Mittel zum gezielten
Verändern der Temperatur des optischen Resonators oder eines Teils des optischen Resonators des Lasers (1 ) umfasst, um die Resonatorlänge zu beeinflussen.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Laser-Doppler-Vibrometer gleichzeitig auf einen zu vermessenden Bereich des schwingenden Objekts gerichtet sind, und dass mindestens eines der Laser-Doppler-Vibrometer so ausgebildet ist, dass die Frequenz seines Messstrahls (2) verschoben werden kann, um einem Übersprecheffekt entgegenzuwirken
Verfahren zur optischen, berührungslosen Schwingungsmessung eines schwingenden Objekts mit mindestens einem Laser-Doppler-Vibrometer, umfassend einen Laser (1 ) als Lichtquelle für einen Laserstrahl, eine erste Strahlteileranordnung (S1 ) zum Aufteilen des Laserstrahls in einen Messstrahl (2) und einen Referenzstrahl (3), ein Mittel (4) zur definierten Verschiebung der Frequenz des Referenzstrahls (3) oder des Messstrahls (2), eine zweite Strahlteileranordnung (S1 ), mittels der der vom schwingenden Objekt
(6) rückgestreute Messstrahl (2) mit dem Referenzstrahl (3) zusammengeführt und diesem überlagert wird, sowie einen Detektor (5) zum Empfangen des überlagerten Mess- und Referenzstrahls
(7) und zum Erzeugen eines Messsignals,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Moden des Lasers (1 ) mittels eines innerhalb seines optischen Resonators angeordneten Polarisationsfilters gleich polarisiert werden, und dass der Laser (1 ) frequenzstabilisiert wird, indem auf ein Beat-Signal des Lasers geregelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Beat-Signal mit einem Detektor erfasst und/oder in ein elektrisches Schwebungssignal umgewandelt wird, und dass der Laser durch Regeln der Leistung und/oder der Frequenz des elektrischen Schwebungssignals frequenzstabilisiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (1 ) auf Basis einer Beat-Signal- Erfassung, insbesondere auf Basis einer Auswertung der Beat-Signal- Amplitude, der Beat-Signal-Frequenz und/oder der Beat-Signal-Änderung frequenzstabilisiert wird.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Frequenzstabilisierung die Temperatur des optischen Resonators des Lasers (1 ) gezielt verändert wird, um die Resonatorlänge zu beeinflussen.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des optischen Resonators durch Regeln einer Laserheizung und/oder mittels eines geregelten Lasernetzteils mit einstellbarem Laserstrom verändert wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Frequenzstabilisierung der Abstand zwischen den Spiegeln des optischen Resonators des Lasers mittels eines Aktuators, insbesondere eines Piezoaktors, verändert wird.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei Laser-Doppler-Vibrometer gleichzeitig auf einen zu vermessenden Bereich des schwingenden Objekts (6) gerichtet werden, und dass die Frequenz des Messstrahls (2) mindestens eines der Laser- Doppler-Vibrometer bei Vorliegen eines Übersprecheffekts verschoben wird, um diesem Übersprecheffekt entgegenzuwirken.
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