多普勒雷达系统中声光调制器的频移误差

声光调制器的频移误差影响多普勒雷达系统的速度精确测量值.为了分析多普勒雷达系统中声光调制器的频移误差,利用自外差的方法研究了声光调制器中声场和光频相互作用而产生的固定频移,通过统计的方法研究了在不同(但恒定)声场驱动频率下声光作用产生的频移误差.实验结果表明:该声光调制器在多普勒雷达系统中所产生的频移误差小于0.61 MHz,即对于1064nm波长,多普勒速度测量误差小于0.3m/s.对多普勒精确测量系统误差分析研究有一定的参考价值.     

基于透射式非稳腔的单纵模TEA CO_2激光器

为了获得TEA CO_2激光器高质量的单纵模输出,对种子注入锁定的TEA CO_2激光器进行了研究。首先,本文提出了一种透射耦合输出的虚共焦非稳谐振腔方案,利用Glad软件的Prony法对腔模的演化进行了仿真分析,并实验记录了近场与远场的光斑光强分布。仿真结果与实验结果吻合,验证了此腔型方案的合理性。其次,在此腔型的基础上进行了腔外种子注入锁定实验,实验结果显示:自由振荡时存在频率为195 MHz的拍信号,当种子注入锁定成功后,输出激光拍频消失,波形变光滑,峰值功率降低48.6%,脉冲产生时间缩短20ns。实验结果与已有成果吻合,验证了此种透射式非稳腔的TEA CO_2激光器具有输出高质量单纵模的能力。     

激光远场聚焦特性实验研究

为使发射光束以会聚形式传播,进行了室外450 m和300 m激光聚焦实验.将扩束准直后的光束通过伽利略望远系统,采用精密位移台调整负透镜与正透镜间距,实现不同距离的光斑聚焦.然后用功率计测量450 m焦点处的功率均值为47.67 mW,标准偏差0.67 mW.并利用光束质量分析仪测量聚焦光斑的能量分布.进而采用Matl...     

角度调谐直接探测多普勒激光雷达误差分析

角度调谐误差影响多普勒测风激光雷达测量精度.针对角度调谐误差,理论上推导出F-P标准具的透过光强与入射光角度以及其发散角之间的关系式.利用该式仿真计算出入射角、激光束散角、激光线宽和标准具步进角度对测风误差的影响.结果表明,在基于气溶胶散射的直接探测多普勒测风激光雷达系统中,当系统分辨率为2×106时,F-P标准具孔径至少为8 cm;在正入射附近,当激光的发散角<150μrad时,激光入射角每改变10μrad,F-P标准具透射谱中心就会移动1 MHz,即对于1 064 nm波长,测量误差为0.5 m/s.     

偏振状态下球形粒子的散射相位函数研究

本文根据散射相位函数的定义,得到了偏振状态下单个粒子散射相位函数的表达式,并且通过研究发现以下规律:1)粒子半径越小,极值差随散射角越趋向于对称分布;2)散射角在0～0.025π以及O.997π～π之间,散射相位函数随极化角基本不变;3)散射角在O.025π～0.997π之间,散射相位函数随极化角变化明显.同时比较了偏振状态下多粒子和单粒子散射相位函数随散射角和极化角的分布.最后从大气中光传输理论出发,建立了非偏振状态与偏振状态下散射相位函数的关系,为大气散射回波功率测量以及近似散射相位函数的研究提供参考.     

锁模相干激光雷达距离-多普勒成像识别仿真

传统激光相干探测系统中，一般采用单频激光作为发射源，实现目标测量或跟踪；而在国外典型应用中，采用锁模脉冲串与相干接收方式融合，可实现目标距离-多普勒成像（简称R-D成像）。因此，此文重点针对基于锁模CO2激光的R-D成像展开仿真分析。首先建立锁模脉冲串激光模型；其次对频谱混叠进行展开，并结合自旋运动中的目标模型开展回波信号的匹配滤波处理；最后通过相应FFT和IFFT运算，可获得目标的R-D图像，并给出含有噪声情况下、自旋目标在不同转动角速度以及不同脉冲回波相叠加所获的成像质量改善的R-D图。经过相应仿真分析可知，采用基于锁模脉冲串的成像方法，可利用一个大脉冲获得一幅目标R-D图，可作为弹道目标诱饵识别的运动指纹特征。     

弱本振激光外差探测信噪比分析

为避免传统激光外差探测中强本振信号带来的散粒噪声影响,着眼于光子级别的弱本振激光外差探测信噪比分析。首先,将脉冲体制弱本振激光外差探测信噪比表达式应用于分段连续弱本振激光外差探测中,获得中心频率为221 kHz外差信号的解析,且信噪比的理论计算和实验值吻合。其次,采用数据段细分功率谱累积技术,在相同的信噪比情况下,所利用的数据量总数降低为传统功率谱累积方法的1/10,提高了数据利用率,且在功率谱累积次数较少时,信噪改善比近似遵守m规律。     

非合作转动目标相干测速实验研究

激光相干探测比直接探测具有更高的灵敏度,在远距离非合作目标探测识别中具有优势。为实现漫反射目标速度非接触式测量,采取连续激光外差探测方式,对室内转动漫反射目标速度进行测量。通过对影响测量结果的误差源进行分析,找出影响外差测速准确性的主要影响因素并进行修正。同时采用振幅调制法对转速实时测量,将其作为目标真实速度。将外差测速与振幅调制测速结果进行对比,实验表明:顺时针旋转测速相对误差在2%以内的概率为99.25%,测速绝对误差在0.05 m/s以内,随着速度增大,测量相对误差呈减小趋势,测量绝对误差呈增大趋势。受运动目标速度限制,实验测速动态范围在0.05~16 m/s之间,而该测量系统实际测速最大值可达445 m/s。     

远距离语音的激光相干获取及增强

基于激光相干探测理论建立了全光纤激光相干测振系统,并结合维纳语音增强技术实现了远距离、高质量语音信号的获取。首先,介绍了该系统的检测原理及光纤器件特性,搭建了全光纤激光相干测振实验系统检测发音者咽喉振动,从而实现远距离语音信号的获取。由于直接获取的语音信号受到严重的噪声干扰,采用基于最小控制递归平均算法估计噪声的维纳滤波来抑制噪声,提高语音质量。实验结果显示:激光相干测振系统可有效获取70m内的语音信号(检测喉咙振动还原语音);语音增强技术可有效抑制噪声,将信噪比提高5dB,并增强语音的清晰度。由此表明,该系统具备获取远距离、高质量语音信号的能力。     

Acquirement and enhancement of remote speech signals

To address the challenges of non-cooperative and remote acoustic detection, an all-fiber laser Doppler vibrometer (LDV) is established. The all-fiber LDV system can offer the advantages of smaller size, lightweight design and robust structure, hence it is a better fit for remote speech detection. In order to improve the performance and the efficiency of LDV for long-range hearing, the speech enhancement technology based on optimally modified log-spectral amplitude (OM-LSA) algorithm is used. The experimental results show that the comprehensible speech signals within the range of 150 m can be obtained by the proposed LDV. The signal-to-noise ratio (SNR) and mean opinion score (MOS) of the LDV speech signal can be increased by 100% and 27%, respectively, by using the speech enhancement technology. This all-fiber LDV, which combines the speech enhancement technology, can meet the practical demand in engineering.