激光多普勒測量技術(shù)由于其高精度,測量時不需與被測物體發(fā)生直接接觸等優(yōu)點已經(jīng)廣泛應用于速度與振動測量領(lǐng)域。但是被測物體表面的粗糙起伏會導致對回波激光信號進行外差探測時的效率受到影響,即產(chǎn)生退相干效應。本文設(shè)計了一種利用光副載波對粗糙目標進行振動探測的方案,避免了激光外差探測中的退相干效應。光副載波振動測量原理是利用微波信號對激光信號進行強度調(diào)制,將光副載波發(fā)射到被測物體上,利用光電探測器對回波信號進行直接探測。再從回波信號中提取出多普勒頻移獲得目標物體的振動信息。設(shè)計出了整體的振動測量方案,分為光副載波調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)與回波信號接收處理系統(tǒng)。對直接調(diào)制與間接調(diào)制兩種光強度調(diào)制方式進行了比較分析,選擇了利用MZ電光調(diào)制器作為外調(diào)制器的間接調(diào)制方式,對MZ調(diào)制器的工作方式進行了深入的研究,利用optisystem對本設(shè)計中光副載波調(diào)制系統(tǒng)進行了仿真實驗得到結(jié)果與預期相符。對零差以及外差接收架構(gòu)進行了對比分析,并設(shè)計了一套外差式接收架構(gòu)。對方案中主要的組成器件,光源、調(diào)制器以及光電探測器的選取原則結(jié)合它們的重要參數(shù)進行了分析。在多普勒信號處理方面,對FFT算法以及經(jīng)典功率譜估計中的welch法進行... 

【文章來源】：西安電子科技大學陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖4.3兩條波導臂對稱時的調(diào)制曲線

利用 optisystem 軟件對本設(shè)計中的光副載波信號進行仿真。利用 ./z 的正弦信號對 2? 調(diào)制器進行調(diào)制。得到的仿真結(jié)果如下：圖4.7 光副載波頻譜圖可以看出輸出的光副載波頻譜由光載波與多個高階邊帶所組成，相鄰邊頻的頻率差為 ./z，即調(diào)制信號的頻率。

第四章 光副載波測振系統(tǒng)的設(shè)計與研究37圖4.8 光副載波時域圖通過上圖可以看出，光副載波功率變化周期為 ns，即頻率為 ./z 與調(diào)制信號的頻率相同。4.3光副載波信號接收處理系統(tǒng)光副載波信號接收處理系統(tǒng)主要器件有光電探測器，混頻器，中頻濾波器，高穩(wěn)時基，鎖相環(huán)，緩沖放大器以及多普勒信號處理系統(tǒng)。信號接收處理系統(tǒng)如圖所示。光電探測器 混頻器中頻濾波器中頻放大器多普勒信號處理系統(tǒng)濾波器 緩沖放大器鎖相環(huán)10MHz高穩(wěn)時基1.01GHz回波信號10MHz圖4

【參考文獻】：
期刊論文
[1]雙縱模He-Ne激光器的多普勒測速系統(tǒng)[J]. 劉長青,聶曉明,傅楊穎,周健.  紅外與激光工程. 2013(04)
[2]目標粗糙對合成孔徑激光雷達回波的退相干效應[J]. 黨文佳,曾曉東,馮喆珺.  物理學報. 2013(02)
[3]基于雙頻微片激光器回饋效應的多普勒測速技術(shù)研究[J]. 張鵬,張書練,曾召利.  計測技術(shù). 2012(03)
[4]基于雙頻脈沖激光器的距離多普勒探測[J]. 李艷輝,吳振森.  西安電子科技大學學報. 2011(03)
[5]啁啾調(diào)幅激光雷達對距離和速度的零差探測[J]. 于嘯,洪光烈,凌元,舒嶸.  光學學報. 2011(06)
[6]一種新的雙頻激光多普勒測速方法的實驗研究[J]. 張艷艷,霍玉晶,何淑芳,鞏軻.  激光與紅外. 2010(07)
[7]激光干涉原理在振動測量中的應用[J]. 曹勇,熊偉,沈斌,王飛.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2009(21)
[8]大氣湍流引起激光外差探測空間相干性退化研究[J]. 徐靜,毛紅敏,甄勝來,李成,俞本立.  激光與紅外. 2007(12)
[9]用加速度傳感器測量振動位移的方法[J]. 劉繼承,徐慶華,查建新.  現(xiàn)代雷達. 2007(05)
[10]變光外差為電外差的雙頻激光探測[J]. 李磊,趙長明,高嵐,孫鑫鵬,楊蘇輝.  光學學報. 2007(02)

博士論文
[1]副載波調(diào)制非光域外差檢測無線光通信關(guān)鍵技術(shù)及其實驗研究[D]. 陳錦妮.西安理工大學 2016
[2]彈光調(diào)制傅里葉變換光譜復原高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D]. 張敏娟.中北大學 2013
[3]粗糙目標激光散斑統(tǒng)計特性及微運動特征分析[D]. 張耿.西安電子科技大學 2013
[4]表面粗糙度對高精度微波電子裝備電性能影響的研究[D]. 李娜.西安電子科技大學 2012
[5]微波調(diào)制測風激光雷達新方法和激光雷達測量溫度關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 畢德倉.中國海洋大學 2010

碩士論文
[1]偏振對相干激光通信系統(tǒng)性能影響分析與補償技術(shù)[D]. 林碩.長春理工大學 2016
[2]固體運動速度的激光測量技術(shù)研究[D]. 趙方曉.青島科技大學 2016
[3]基于調(diào)制光源的光子多普勒測速系統(tǒng)[D]. 傅迎光.北京交通大學 2014
[4]激光外差探測收發(fā)共用光學系統(tǒng)的研究[D]. 楊盼盼.西安電子科技大學 2013
[5]相干光通信鏈路外差接收技術(shù)研究[D]. 秦艷召.電子科技大學 2012
[6]提高BSO激光干涉相位解調(diào)能力的方法及系統(tǒng)研究[D]. 馬臣希.北京交通大學 2012
[7]基于相干檢測的分布式光纖振動傳感器[D]. 錢鑠.電子科技大學 2012
[8]多普勒雷達測速系統(tǒng)設(shè)計及信號處理方法研究[D]. 楊蓉.華中科技大學 2012
[9]毫米波ROF系統(tǒng)中全光頻率變換技術(shù)的研究[D]. 霍際偉.北京郵電大學 2011
[10]激光外差探測中相位匹配的研究[D]. 黃新寧.西安電子科技大學 2011



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