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tm - Technisches Messen

Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik

[TM - Technical Measurement: A Platform for Methods, Systems, and Applications of Measurement Technology
]

Editor-in-Chief: Puente León, Fernando / Zagar, Bernhard


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ISSN
2196-7113
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Volume 86, Issue s1

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Heterodynes Laser-Doppler-Vibrometer mit gekoppelten Diodenlasern zur Schwingungsanalyse von SAW-Filtern / Heterodyne laser-Doppler vibrometer with frequency-offset-locked diode lasers for vibration analysis of SAW filters

Robert Kowarsch
  • Corresponding author
  • Institut für Elektrische Informationstechnik, Technische Universität Clausthal, Leibnizstraße 28, Clausthal-Zellerfeld, Germany
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/ Christian Rembe
  • Lehrstuhl für Messtechnik, Institut für Elektrische Informationstechnik, Technische Universität Clausthal, Leibnizstraße 28, Clausthal-Zellerfeld, Germany
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Published Online: 2019-08-27 | DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2019-0045

Zusammenfassung

Heterodyne Interferometer messen Schwingungsamplituden bei Frequenzen > 100MHz mit definierter Messunsicherheit im Gegensatz zu homodynen Verfahren. Die geringe Effizienz von Bragg-Zellen als Frequenzschieber bei Frequenzen > 409MHz limitieren den Einsatz von heterodynen Interferometern im Gigahertz- Bereich. In diesem Beitrag stellen wir ein heterodynes Laser-Doppler-Vibrometer-Mikroskop vor, in dem eine optoelektronische Phasenregelschleife zwei Diodenlaser auf eine Frequenzdifferenz regelt und die Trägerfrequenz erzeugt. Unser Messsystem bietet eine Auflösung von Schwingungsamplituden im Pikometer-Bereich bei Schwingungsfrequenzen von 10MHz bis 700MHz. Die Messfähigkeit der Betragsamplitude und Phase der Schwingung wird am Messbeispiel eines Oberflächenwellen-Filters demonstriert.

Abstract

Heterodyne interferometers measure vibration amplitudes at frequencies > 100MHz with defined measurement uncertainty in contrast to homodyne methods. The low efficiency of Bragg cells for frequency shifting > 409MHz impedes the application of heterodyne interferometers for the Gigahertz range. In this paper, we present an automated measurement system for the aquisition of operting deflection shapes of microsystems with a laser-Doppler-vibrometer microscope, in which an optical phase-lock loop controls the frequency offset of two diode lasers and, therefore, determines the carrier frequency. Our measurement system provides a vibration-amplitude resolution in the picometer range for vibration frequencies from 10MHz to 700MHz. The measurement capability for the absolute amplitude and phase of the vibration is exemplary shown with a vibration analysis of a surfaceacoustic- wave filter.

Schlüsselwörter: Heterodyne Interferometrie; heterodyne Laser-Doppler-Vibrometrie; Phasenregelung; Mikrosysteme

Keywords: Heterodyne interferometry; heterodyne laser- Doppler vibrometry; phase-locked loop; MEMS testing

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Published Online: 2019-08-27

Published in Print: 2019-09-01


Citation Information: tm - Technisches Messen, Volume 86, Issue s1, Pages 27–31, ISSN (Online) 2196-7113, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2019-0045.

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