眾所周知，在機(jī)械工程與土木工程領(lǐng)域里，振動特性的測量一直存在著各種問題和挑戰(zhàn)。雖然某些振動源自器件或部件本身，但由于外力或設(shè)計的容差造成的非正常振動則會導(dǎo)致器件或部件的功能性損壞。因此，振動特性的測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)的重要測量手段。

對于比較大型的被測物體通常可以安裝加速度傳感器，利用加速度傳感器的電荷輸出信號實現(xiàn)加速度－速度－位移的相關(guān)測量。然而當(dāng)測量物體質(zhì)量比較小，測量環(huán)境比較嚴(yán)峻的情況下，新型的非接觸式，高精度、實時性的測振技術(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測量方法，已被廣泛用于基礎(chǔ)科學(xué)和工程測量領(lǐng)域。

以德國Polytec的激光多普勒振動儀為代表，高端的激光多普勒測振儀具有以下兩項主要技術(shù)優(yōu)勢：首先，由于這類系統(tǒng)采用激光作為探測手段，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)行測量；其次這類系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)微米級／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)大的測量距離范圍內(nèi)仍能確保振幅測量的一致性。

在工業(yè)研究和開發(fā)中， 激光多普勒測振儀不但在機(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態(tài)和聲學(xué)特性， 研究對象包括從汽車車身、飛機(jī)部件、各類發(fā)動機(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)行測量。以聲學(xué)行業(yè)測量為例，為了保證所生成的樂器能產(chǎn)生美妙動人的聲音，激光多普勒振動儀可以盡早地通過振動測量來評判樂器的的聲樂品質(zhì)；激光振動儀還可以對大功率的揚(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）預(yù)測，聲學(xué)成像和反聲音研究等等。

當(dāng)激光多普勒振動儀在科研及生產(chǎn)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用時，其成本和價格則逐漸成為拓廣其應(yīng)用的瓶頸。為了順應(yīng)市場對激光多普勒振動儀的需求，摯感（蘇州）光子科技有限公司（下文簡稱摯感光子）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。這類小型激光振動傳感器采用類似的激光干涉測振設(shè)計（見圖1第一部分），本質(zhì)上是要求兩個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，另一路則為實際測量目標(biāo)后的回光。光學(xué)干涉方法不但可以放大回光的光學(xué)信號強(qiáng)度，而且可以通過正交干涉的光路設(shè)計直接獲得回光信號的光學(xué)相位，從而實現(xiàn)相位－速度－加速度的相關(guān)測量。

圖1：集成光學(xué)實現(xiàn)激光多普勒振動傳感器

在具體的產(chǎn)品實現(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、探測器器以及探測用的光學(xué)鏡頭通過一體化的封裝集成到一個略等于半個火柴盒大小的模組里。這一設(shè)計不但可以近百倍的減小其體積，同時大大方便了激光振動傳感器的大規(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)計外，還實現(xiàn)了帶光纖尾纖的設(shè)計，使得其在應(yīng)用場景上更加靈活 （見圖1第三部分）。圖2則在外觀上對比了Polytec最小體積工業(yè)產(chǎn)線用激光多普勒振動儀于與摯感光子的激光振動傳感器。

圖2：尺寸對比：Polyte IVS－500系列激光多普勒振動儀；

摯感光子MV－G系列激光振動傳感器模塊