¿Por qué la vibrometría Doppler de láser heterodino requiere un cambio de frecuencia de modulación?

En el artículo de wikipedia (y otros textos como Inspecciones ópticas de microsistemas) para vibrometría láser Doppler, establece que se debe agregar una frecuencia de modulación para que el detector pueda medir la señal de interferencia con frecuencia F b + F d . ¿Por qué no pudiste eliminar la frecuencia de modulación? F b e interferir los dos haces con frecuencias F 0 y F 0 + F d para producir una señal con frecuencia F d en el detector? No he podido encontrar ningún razonamiento sobre el tema.

Mi primera idea fue que la frecuencia Doppler podría caer dentro del ancho de línea espectral del láser y, por lo tanto, no ser resoluble, pero para un láser CW de baja potencia estabilizado (ancho de línea del orden de KHz) y un típico F d en el rango de decenas de MHz, no veo que esto sea un problema.

Si no modulaste, un objeto estacionario o muy lento te daría una señal de pulso cerca de CC donde hay muchas fuentes de ruido. Supongo que la frecuencia de modulación se elige de modo que el ritmo permanezca lo suficientemente alto para medir la velocidad más rápida esperada.

Respuestas (3)

El 'heterodino' se basa en el mismo principio utilizado por el 'nonio' ​​también llamado 'vernier' inventado por el portugués Pedro Nunes para aumentar la precisión de las medidas de longitudes. El principio es ampliamente utilizado también en telecomunicaciones. Una visualización .

editar agregar:
si omite la celda de Bragg , el fotodetector debería tener que trabajar en el rango óptico (modulado con F d kilociclos). Con la celda de Bragg la señal F d se montará en F b (Mhz), una banda más adecuada electrónica y se reducirá el ruido. Este fotorreceptor autoequilibrado parece simplificar el diseño.

Una explicación sensata está aquí: el mapeo de frecuencias ópticas a frecuencias electrónicas permite mediciones sensibles

No estoy haciendo inmediatamente la conexión con mi pregunta. Incluso sin la frecuencia de modulación, sigue siendo una técnica heterodina que involucra las frecuencias F 0 y F 0 + F d en lugar de F 0 y F 0 + F b + F d .
@Gino He actualizado la respuesta.
Disfruté tu analogía heterodyning=nonio. Puede ser útil conectar también el concepto de interferencia de Moiré con estos.

El cambio de frecuencia de modulación proporciona la frecuencia de la banda central en F b

De los efectos Doppler, sabemos que si el objeto vibra alejándose de la fuente, la frecuencia F d disminuye (negativo), y si vibra hacia la fuente, F d aumenta (positivo). Ahora, como se mencionó, con el cambio de frecuencia de modulación desde el cual la frecuencia detectada es F b + F d , el detector ahora puede discriminar las direcciones si la velocidad es hacia el detector (| F b | + | F d | ) o lejos del detector (| F b | − | F d | ).

Sin frecuencia de banda central F b , el detector solo puede ver F d en una sola dirección (positiva), ya que no puede detectar valor negativo. En esta disposición, generalmente se usa para la detección de homodinos.

Para hablar sobre la interferometría heterodina en su ejemplo, necesitaría F 1 − F 2 = F 0 , esto no es práctico debido a las frecuencias ópticas. Si utiliza directamente F 0 luego hablamos de la detección de homodinos.

¿Por qué la vibrometría Doppler de láser heterodino requiere un cambio de frecuencia de modulación?
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