激光多普勒移频特性研究

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂电光调制和声光移频全光纤激光测速系统链路,将测试频率特征与理论特征进行对比研究,提出一种新型声电混合调制激光多普勒测速系统。结果表明,该新型系统兼具声光移频测速系统可测量运动目标运动方向、运动速度,完成电光调制测速系统多频率校正的特点,频率测量相对误差较小,动态范围大。通过研究两种移频方式对频率特性,为设计高性能激光多普勒测速系统提供了理论和实验支撑。     

光纤位移干涉仪的研制及其在Hopkinson压杆实验中的应用

为了满足爆炸冲击作用下结构体动态变形过程测试的需要,基于激光多普勒效应和外差技术,采用单模光纤器件、声光移频器（AOM）和高带宽光电转换器研制了一套可辨别速度方向的参考光调制式光纤位移干涉仪,它具有结构简单、动态响应快以及非接触式测量的优点。采用短时傅里叶变换算法编写了数据处理程序,并在Hopkinson压杆上进行了实验研究,获得了36.82 m/s的峰值速度,并对速度波形与应变片测量获得的结果及应力波理论计算结果进行了对比分析,验证了系统的可行性。钢筒爆炸实验获得了壁面振动的正负速度历程,验证了系统可以辨别物体运动方向。     

数字相关技术在激光多普勒测速仪中的应用

激光多普勒测速仪在导航系统中将是一种很好的速度传感器,而多普勒信号的处理在整套系统中起着十分关键的作用。本文提出将数字相关技术运用于激光多普勒测速仪的方法,对多普勒信号进行自相关处理,去除噪声干扰。仿真和实验均表明该技术大大提高多普勒信号的信噪比,降低系统对信号信噪比的要求,提高系统的抗噪能力和灵敏度,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。     

激光多普勒测速仪中的频谱分析技术

为了提高激光多普勒测速仪的测速精度,将频谱分析技术应用于多普勒信号的处理中,先对信号进行频谱细化,再对细化后的频谱进行校正。阐述了几种常见的频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并对它们的频谱分析精度和运算量进行了比较。在Matlab平台上将它们应用于理想正弦信号进行仿真,比较了各种算法的优缺点,最后将频谱细化和频谱校正技术应用于实测多普勒信号的处理中。仿真和实验结果表明:频谱细化技术可以大大提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,减小信号处理的误差。将其运用于激光多普勒测速仪中切实可行,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。     

参考光束型激光多普勒测速仪的研究

针对双光束激光多普勒测速仪不能进行离焦测量和陆用导航系统行驶路面上下起伏的特点,提出并设计参考光束型激光多普勒测速仪,用于物体横向速度的测量,很好地解决了陆用惯导系统中离焦测量的难题。与光接收计数法测量结果相比较,系统的稳定性虽高,但测速的相对精度不高（1％左右）,需作进一步深入研究。     

固体散射体二维位移传感器的研究

应用激光多普勒效应 ,设计了用两声光调制器获得三束测量光的声光调制、双光束差动、大口径接收的光学结构 ,提出了计算机实时跟踪丢失信号的位移补偿方法 ,实现了对普通纸张表面和前苏联生产的各种加工方法(车、铣、刨、磨 )的粗糙度样板的二维面内位移的远距离测量 ,测量距离为 10m ,测量精度为± 0 5 %。     

激光多普勒信号渡越加宽的研究

为了提高激光多普勒测速仪的测量精度,研究了多普勒信号渡越加宽的问题.在对多普勒电流进行傅里叶变换的基础上,推导了渡越加宽的计算公式,分析了其产生的主要原因,并讨论了其对测量精度的影响.指出渡越加宽与载体运动速度、载体运动方向与光入射方向的夹角以及信号光在地面上的光斑半径有关.理论分析和仿真结果表明,降低速度、减小发射角...     

基于混合编程的高精度激光多普勒信号处理技术

针对激光多普勒信号中存在较大噪声干扰的实际情况,为了抑制这些噪声干扰,提高激光多普勒测速仪的测量精度,提出了对激光多普勒信号进行最小均方差(LMS)自适应滤波后作快速傅里叶变换(FFT),基于混合编程思想对所得到的频谱,先进行频谱细化,再进行频谱校正的信号处理方法,并对理想正弦信号和实测多普勒信号分别进行仿真计算和实验研究。仿真和实验结果表明：LMS自适应滤波技术可以有效抑制激光多普勒测量中的多频率噪声的干扰,此技术能够适应于很宽的信噪比范围,大大提高多普勒信号的信噪比;频谱细化技术可以提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,使校正后的频率更加接近于真实值;信号处理精度比直接进行FFT提高2~3倍。     

激光多普勒检波系统的研究

为了进一步提高地震检波器的指标,研究了激光多普勒测量方法和微弱信号检测技术等,设计出了一种LD做光源的差动式激光多普勒检波系统,此系统采用高斯光束聚焦、大口径透镜接收,能接收到很强的多普勒信号,并且具有高的空间分辨力,同时,采用声光调制技术及锁相放大技术,提高了信号的信噪比,其结构简单、紧凑,装调方便,光能利用率和空间分辨力高,可测频率范围为0.5Hz～1000Hz;振幅范围为2μm～5mm;频率测量精度为0.6%;振幅测量精度为1%。     

新型声光通信激光多普勒信号的鉴频电路

根据激光多普勒测振技术进行声光通信的工作原理,设计一种新型、小型激光多普勒测振信号鉴频电路。该电路根据外差探测原理,本地振荡器输出信号与探测信号混频得到一路信号,经90°移相后的本地振荡器输出信号再与探测信号混频得到另一路信号,利用这两路信号得到了多普勒频移量和声源振动的频率。利用扬声器激发的水面模拟振源进行实验,表明该电路可有效测量的振动频率范围为300 Hz~10 kHz,证明可用于水下光声通信。     

激光外差干涉中声光器件非互易特性研究

针对声光器件存在的非互易现象导致光强衰减影响衍射效率并降低激光外差干涉效率的问题,进行了一种基于声光驱动100MHz时声光器件非互易效应对激光外差干涉影响的研究。以光束衍射实验为主体,结合光阑、TeOa晶体对声光器件非互易值进行测量,利用光功率计获得测量过程中的器件非互易数值,在不同驱动频率下分析衍射效率分布情况;并利...     

基于FPGA的超短脉冲激光调制系统驱动器的研究

分析了原有超短脉冲激光调制系统驱动器存在的不足,提出了改进方案.研制的调制系统驱动器运用声光调制技术,采用了FPGA器件,代替了分立元件;在芯片内实现高频信号的产生,并且完成了射频信号分频、鉴频和鉴相以及信号调制的功能,解决了高频信号传输的难题.研制的超短脉冲激光调制系统驱动器能够输出4 M,800 k,400 k,8...     

声光调制系统驱动器的研制

超短脉冲激光调制系统包括腔倒空驱动器、匹配网络和声光换能器。研制的激光脉冲调制系统运用锁相技术,采用单片、集成锁相环代替分立元件,实现了片内鉴频和鉴相,解决了高频信号传输的难题。研制的腔倒空驱动器能输出4 MHz、800 kHz、400 kHz、80 kHz、40 kHz、800 Hz、400 Hz等不同重复频率的脉冲信号,输出功率达到瓦级,满足了声光布喇格池的要求。匹配网络的加入使声光换能器充分吸收腔倒空驱动器输出的功率,增加衍射效率。激光脉冲调制系统已应用在皮秒时间相关单光子计数光谱仪系统中,在实际应用中取得了理想的效果。     

声光偏转器的调制传递特性

利用调制传递函数(MTF)分析了声光偏转器的分辨率。建立了高斯光瞳函数与声光偏转器的调制传递函数间的关系。适当选择声光介质与高斯光束(1/e~2振幅附近)的截断比可以增加分辨点数。     

光学相干探测系统多信号处理性能的研究

针对复杂而密集的电磁环境下多信号共存与传输的特点.为解决光学相干接收系统多信号的同时处理能力,基于声光偏转原理,设计了采用声光偏转技术和光纤相干光探测相结合的测频系统,对不同频率信号的声光互作用和光束偏转进行分析,通过对多频互调的数值仿真,给出了减小多信号互作用下互调现象的解决方案.构建了实验平台,将空间光注入到光纤进...     

48级灰度线性声光调制驱动源研究

设计了一种衍射光强灰度值随数字调制电压成线性变化的48级灰度线性声光调制驱动源。该设计通过数字控制电路把0~5V (D.C.) 分为48档次的数字调制电压,进而对晶体振荡电路产生的高频载波信号进行幅度调制,使声光调制驱动源输出相应的射频驱动信号并驱动声光器件。通过声光调制实验得到对应的衍射光强灰度值并显示相应的灰度等级,针对声光器件固有的非线性特性,通过线性电压补偿技术得到补偿后的衍射光强灰度值与数字调制电压的线性相关系数为97.73%,比补偿前提高了7.06%。     

Doppler radar with cooperative target measures to zero velocity and senses the direction of motion

A Doppler radar system is described which uses a modulated scatterer as a cooperative target. The amplitude modulation sidebands in the return signal allow effective discrimination against background reflections and enable measurement to zero velocity and sensing of the direction of motion.     

减小声光频谱仪频率测量方差算法研究

声光器件衍射光峰值偏转位置与输入信号频率成正比是声光频谱仪测频的基本原理,但实际中衍射的非线形效应会引起衍射光峰值偏转误差较大。为减小频率测量方差,需对衍射光强数据做相应处理。对CCD背景噪声的数字特征分析,以背景噪声数学平均值为阈值做去噪处理。根据最小二乘法原理,对衍射光强数据做一次高斯函数拟合,拟合数据与光强数据相关系数为0.997 6。在现有测试光学平台下,根据衍射光强峰值位置估计的频率测量方差为542.5 kHz2,利用拟合高斯函数中心值估计的频率测量方差为31.8 kHz2。为减小声光频谱仪频率测量方差提供了理论支持。     

基于声光偏转的载频相干探测研究

基于声光偏转和相干光探测原理,构建了频率测量系统.从改善空间光相干探测效率出发,提出一种将空间光经声光偏转后注入保偏光纤的信号处理方法,并具体讨论了如何利用准直-聚焦透镜的注入系统保证带宽内信号光的注入效率.实验结果表明,此测频系统能准确、实时测量信号的频率,在测频带宽内其截获率达到100%.