基于二次相位差的空对地单站无源定位方法

长基线干涉仪具有相位差测量精确的优点,但是单个长基线干涉仪测量相位差存在2π模糊的问题,可以采取再增加一定数量干涉仪的方法来消除2π模糊的影响,但这同时也增加工程实现的复杂性。在单个长基线干涉仪的基础上,采用二次相位差的方法可以绕开2π模糊的问题,实现空对地的快速单站无源定位。对该方法进行仿真分析,验证了该方法的定位效果。     

白光迈克尔逊干涉仪的产生、发展及应用

迈克尔逊(Michelson)干涉仪是一种传统的分振幅法干涉仪，有比较广泛的用途．1887年迈克尔逊(Michelson)和莫雷(Morley)利用它作了著名的“以太漂移”实验，是狭义相对论的实验基础之一．之后，人们利用它将标准米的长度通过波长表示出来；利用它可以很方便地测定气体、液体的折射率，测量薄膜厚度、波长、速度等物理量；可以利用它的干涉效应来研究相位差，讨论时间相干性等等．     

被动雷达导引头旋转式相位干涉仪测向方法

研究了在超宽频段一种被动雷达导引头旋转式干涉仪无模糊测向方法。在2个相邻雷达脉冲到达时,干涉仪2次测量相位差变化不超过π的情况下,可用基于数字积分器解决测向模糊问题。而在干涉仪测量相位差变化超过π的情况下,基于相位连续特性,通过对数字积分器的结果作修正可实现无模糊测向。本文设计并实现了一种针对8 mm波段被动雷达导引头旋转式相位干涉仪测向系统,系统仿真和硬件测试结果证明了该算法的正确性和有效性。     

基于FPGA的插频式外差干涉信号处理方法

为了测得外差干涉仪的相位移,采用插频法对外差干涉仪的参考信号与测量信号进行了处理,从而测得两个信号的相位差即多普勒频移.插频法基于过零检测原理,即在测量信号与参考信号上升沿来临时,分别对两信号插入脉冲,通过对插入的脉冲计数,实现相位差的测量.外差干涉仪光源是拍频为2.2MHz的He-Ne激光,使用迈克尔逊干涉仪测量系统...     

1阶反馈稳定光纤3×3耦合器干涉测量系统

为了消除环境干扰对光纤干涉测量系统的影响,采用光纤3×3耦合器和光纤光栅构成光路复合在一起的两个光纤迈克尔逊干涉仪构成了光纤干涉测量系统。利用光纤光栅作为反射镜,两个光纤迈克尔逊干涉仪共有几乎相同的光路。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过一个1阶反馈来补偿环境干扰的影响,实现对该测量系统的稳定;另一个光纤迈克尔逊干涉仪用于完成测量工作。结果表明,1阶反馈可以对0Hz～21Hz的干扰进行补偿,使得该测量系统适合于在线精密测量。     

1阶反馈稳定光纤3×3耦合器干涉测量系统

为了消除环境干扰对光纤干涉测量系统的影响,采用光纤3×3耦合器和光纤光栅构成光路复合在一起的两个光纤迈克尔逊干涉仪构成了光纤干涉测量系统.利用光纤光栅作为反射镜,两个光纤迈克尔逊干涉仪共有几乎相同的光路.其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过一个1阶反馈来补偿环境干扰的影响,实现对该测量系统的稳定;另一个光纤迈克尔逊干涉仪用于完成测量工作.结果表明,1阶反馈可以对0Hz～21Hz的干扰进行补偿,使得该测量系统适合于在线精密测量.     

单站定位中切向与径向运动测距模型的等价性分析

单站无源定位在电子侦察应用中占重要地位。在对单站无源定位的2种不同理论模型简要回顾的基础上,基于干涉仪测向应用对通道间相位差变化率测量与频差测量过程进行了分析,通过相位差变化率与频差这2个物理量之间的固有关系,从理论上证明了单站无源定位中切向运动测距模型与径向运动测距模型的等价性,并通过仿真对上述理论分析结果进行了验证,揭示了单站无源定位中2种不同理论模型的统一性,从而为上述理论模型的工程应用边界条件分析提供了重要参考。     

分布反馈光纤激光水听器相位一致性的测试方法

在传统压电水听器相位一致性测试的基础上提出了分布反馈(DFB)光纤激光水听器相位一致性的测试方法,并搭建了测试系统.采用偏振无关的非平衡迈克尔逊干涉仪和归一化的相位载波(PGC)解调方案,解调出光纤激光水听器感受的水声信号,并与参考压电水听器作对比,使用高精度相位检测器将两信号转化为相位差信号:重复测量第二支光纤激光水...     

用于纳米测量的单频偏振激光干涉仪的光路集成方法

提出了一种正交偏振干涉仪中光学元件位置固定与性能检测的方法,用于亚纳米级测量分辨力激光干涉仪的光路系统集成及其性能评价。构建了光学干涉仪在线检测与评价系统,基于强度检测方案,实时地对干涉仪输出的四路偏振光信号强度、干涉条纹可见度以及各路干涉信号之间的正交状态进行检测,并完成了小尺寸正交偏振激光干涉仪的光路集成;分别对分立式与集成式干涉仪的稳定性和微弱振动信号测量进行了对比实验。实验表明,集成式激光干涉仪的测量分辨力可达10 pm/Hz～(1/2),信噪比优于分立干涉仪10 dB,稳定性明显提高。     

激光干涉测长中的数据处理——拨码盘和插补相结合

一、激光干涉测长系统 激光干涉测长系统原理方框图如图土所示。 激光干涉仪是改型的迈克尔逊干涉仪。测量镜位移量L为: L=λ/2 N 式中N为干涉条纹数。经放大整形后的光电讯号代表λ/2。若通过逻辑电路对代表λ/2为计量单元的电讯号再进行四细分,则测量镜位移量L为:     

用于相位缺陷检测的动态泰曼干涉仪

为了实现光学元件相位缺陷的大视场、高分辨率、动态检测,设计了一种动态泰曼干涉仪。该干涉仪采用短相干激光器结合迈克耳孙干涉结构产生1对相位延迟的正交偏振光,以此作为光源,通过匹配偏振型泰曼干涉仪干涉腔的相位差,补偿参考光与测试光之间的相位延迟。利用偏振相机瞬时采集4幅移相量依次相差π/2的干涉图,通过移相算法即可求解得到相位缺陷的信息。利用平面波角谱理论进行仿真,分析了二次衍射对测量结果的影响;利用琼斯矩阵法分析了偏振器件误差对测量结果的影响。实验检测了1块激光毁伤的光学平板,测试结果与Veeco NT9100白光干涉仪测量结果相比,相对误差为2.4%。此外,采用所述方法对强激光系统中光学平晶的相位疵病进行检测,测试结果显示波前峰谷值为199.2nm。结果表明,该干涉仪能够有效应用于光学元件相位缺陷的检测。     

移相相关法计算相位差的研究

为了提高相位式测距仪的测量精度,采用移相相关方法来估计两同频正弦信号的相位差。首先将每路信号移相2π后和原信号做相关来计算自相关,以减少噪声的影响;其次用少许数据初步估算相位差,并将一路信号移相,使两路信号的相位差移到π/2（或3π/2）附近;然后用较多的采样数据计算两路信号的相位差,将结果再减去移相量得到最终的相位差。同时分析了频率误差对相位差计算精度的影响,进行了理论分析和仿真实验验证。结果表明,该方法计算的误差大大减小。这对提高测距仪的测量精度是有帮助的。     

三分量全保偏光纤加速度传感器的研究

报道了三分量全保偏光纤加速度传感器的实验研究结果。传感器由6个弹性柱体共同支撑1个质量块构成三分量结构,由3个迈克尔逊全保偏光纤干涉仪共用一个光源组成。光学部分采用全保偏光纤干涉仪结构,消除了干涉光束偏振态随机变化引起的信号衰落,采用光频调制相位载波解调信号处理技术,消除了相位随机漂移引起的信号衰落,从而实现了对加速度信号的稳定检测。传感器的工作频带为5~500 Hz,加速度灵敏度达到660 rad/g,系统最小可测相位差为10-5rad,最小可测加速度达1.5×10-7m/s2,工作频带内加速度灵敏度变化小于2 dB。三轴加速度灵敏度和频率响应曲线与理论分析的结果基本一致。     

集成光学传感器及其应用

通常用光学干涉仪进行高精度尺寸测量。在某些测量中要求干涉仪体积小、稳定性高、坚固耐用。为了探测运动方向,必须对以往的干涉仪进行改进。有两种可解决问题的方法,其一,用集成光学技术在硅片上制作双迈克尔逊干涉仪。其二,在单片上的单迈克尔逊干涉仪采用了自差调制和解调技     

基于3×3耦合器的马赫-曾德尔干涉仪的光纤光栅波长解调技术

介绍了一种基于3×3和2×2光纤耦合器构成的非平衡马赫-曾德尔干涉仪的波长解调方案。理论分析和数据对比表明,相对于由两个2×2光纤耦合器构成的马赫-曾德尔干涉仪,本干涉仪具有宽谱的灵敏度、能跟踪波长的变化方向和相位展开的优点。实验方案用于测量固定在悬臂梁上的传感光纤布拉格光栅(FBG)的峰值波长变化,获得了±1 pm的静态波长解调精度,在10 Hz处的动态分辨率为27 n/εHz。相位展开算法使得应变测量范围达到了2014με,对应的相位变化为3.22π。     

基于单模光纤偏芯结构的光纤折射率传感器研究

基于迈克尔逊(Michelson)干涉仪(MI)原理,结合光纤传感器的特性,设计和实现了一种单模光纤(SMF)偏芯干涉仪结构光纤折射率传感器,并针对蔗糖溶液进行了折射率的测量。实验结果表明:这种传感器的传感范围在1.33～1.39时,特征波长与外界折射率有单调的递减变化关系,蔗糖折射率每变化0.01时,特征波长平均变化约为0.12nm。这种传感器结构简单,灵敏度较高,能够实现液体折射率与浓度变化的在线检测。     

非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量

非偏振分光棱镜(NPBS)的偏振相关性会对外差干涉仪、偏振干涉仪和激光干涉仪等干涉系统的非线性误差、偏振误差和测量精度等带来不可忽视的影响。首先对NPBS偏振敏感度的4个特征参数的测量原理进行介绍，接着基于NPBS偏振敏感度测量系统进行一系列实验并对实验结果进行分析。NPBS的s光与p光分量的透射比和反射比基于圆偏振光入射并同步测量透/反射光中s、p偏振方向的强度来实现，以抑制光源抖动及光电探测器响应不一致性对测量结果的影响。在相位偏振敏感度测量方面，基于偏振测量系统对透/反射光的斯托克斯分量S₂、S₃进行测量，获得NPBS的s光与p光的透/反射相位差。3个NPBS样品的重复性测试实验结果表明：上述非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量方法对NPBS透射比和反射比的测量精度(最大偏差与测量平均值之比)为-0.08%～+0.08%，重复性优于0.1%，对NPBS透射相位差和反射相位差的测量精度为-0.84%～+0.84%，测量重复性优于1%。对NPBS样品在不同入射波长和入射角度下的偏振敏感度进行了测量，结果显示：在1540～1560 nm范围内，被测...     

高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究

为了使位移测量系统达到大量程、高分辨率,采用复合光纤干涉的方法,进行了理论分析和实验验证。利用光纤光栅作为反射镜,构成两个干涉光路几乎共路的光纤迈克尔逊干涉仪。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过反馈控制补偿环境干扰对测量系统的影响,使测量系统适合在线测量;另一个干涉仪用于完成测量工作。两个不同波长的光同时作用于完成测量的干涉仪中,测量量程由两个波长的合成波干涉信号确定,使测量量程大于1mm;测量分辨率由其中一个单波长干涉信号确定,测量分辨率小于1nm。结果表明,这种基于复合光纤干涉仪的位移测量系统可以实现大量程、高稳定的位移在线测量。     

迈克尔逊干涉法精确测量太赫兹频谱及目标速度

搭建了一套迈克尔逊干涉仪,对CO2激光的9P36和9R10谱线泵浦CH3OH气体所产生的频率分别为2.52 THz和3.11 THz的太赫兹激光器输出频谱进行了精细测量。测量系统频率分辨率约为1 GHz,测量结果显示CO2激光泵浦的太赫兹源为单色源并具有极窄的线宽,波长与激光器标称值进行对比具有很好的一致性。基于这套系统实现了对干涉仪动臂目标的运动速度准确测量,提出了两种分别适用于匀速运动和变速运动情况下的速度反演方法,反演结果与设定值均相符。结论表明,迈克尔逊干涉仪不但可以精确测量太赫兹波源的频谱,同时配合单色太赫兹源可以准确测量目标速度,为太赫兹波段光谱、成像等领域的应用奠定基础。     

人造卫星跟踪用无线电干涉仪阵的配置方法

1.引言用无线电测量设备观测人造卫星位置的方法大致分为:(1)地面站发射电波的应答器法和(2)地面站不发射电波,测量卫星运动产生的多普勒频移的多普勒法(3)测量在几个天线上激励起的电压相位差的无线电干涉仪法。考虑到无线电干涉仪的简单性和良好的测角精度用其观测人造卫星轨道问题,从理论和实验上进行了研究。本文首先论述一种为消除角测量模糊度而研究的的等间距四元无线电干涉仪,并说明为解决十字形配情况下,在卫星轨迹与其中某一天线大致垂直时存在的缺陷。文中就＊字形天线配置的干涉仪论述了其理论研究和实验结果。