本文關(guān)鍵詞：基于雙頻光纖光柵激光器的多普勒測(cè)速儀應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 激光多普勒測(cè)速儀 數(shù)字信號(hào)處理 光纖激光器

【摘要】：憑借非接觸測(cè)量、高空間分辨率、快速響應(yīng)和測(cè)量范圍大等眾多優(yōu)勢(shì),激光多普勒測(cè)速儀已經(jīng)于各工程領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。激光多普勒測(cè)速儀是利用激光的多普勒效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)固體和流體運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行測(cè)量的一種技術(shù),光學(xué)多普勒效應(yīng)是激光多普勒測(cè)速技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。當(dāng)待測(cè)目標(biāo)物和激光多普勒測(cè)速儀的光源產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),從待測(cè)物表面散射回來(lái)的激光的頻率會(huì)改變,即多普勒頻移。多普勒頻移量的值取決于待測(cè)物運(yùn)動(dòng)速度大小以及其速度方向與激光入射方向的夾角。已經(jīng)研發(fā)出的單頻激光多普勒測(cè)速儀存在直流漂移的問(wèn)題,容易受環(huán)境擾動(dòng)影響,在實(shí)際應(yīng)用中存在許多限制。不存在直流漂移的外差式雙頻激光多普勒測(cè)速儀具有較高的信噪比和很強(qiáng)的抗干擾能力。但是采用的雙頻激光器的頻差決定了其最大測(cè)速范圍,故選擇頻差較大的激光器是提高雙頻激光多普勒測(cè)速儀測(cè)量速度范圍的關(guān)鍵。首先,根據(jù)目前激光多普勒測(cè)速儀存在的一些問(wèn)題,本文提出了一種新的激光多普勒測(cè)速儀設(shè)計(jì)方案。這種方案采用了正交雙頻光纖光柵激光器作為光源,通過(guò)光纖環(huán)形器和光纖準(zhǔn)直鏡完成激光的發(fā)射和接收反射光信號(hào),精簡(jiǎn)了傳統(tǒng)激光多普勒測(cè)速儀塊狀光學(xué)器件和機(jī)械調(diào)節(jié)裝置,基本可以在全光纖內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),易于實(shí)現(xiàn)光纖集成,并具有良好的抗電磁干擾性能。此外,本文所采用的正交雙頻光纖光柵激光器以光纖為增益介質(zhì),泵浦光的耦合效率高,拍頻可以在2-16GHz的范圍內(nèi)調(diào)諧,故其非常適合應(yīng)用到激光器多普測(cè)速儀中。針對(duì)激光多普勒測(cè)速儀信號(hào)處理數(shù)據(jù)量大,實(shí)時(shí)性強(qiáng),精度要求高等特點(diǎn),本文將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用到激光多普勒測(cè)速儀信號(hào)解調(diào)當(dāng)中。根據(jù)前期可行性實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行LDV測(cè)量信號(hào)的數(shù)字信號(hào)解調(diào)算法分析。利用希爾伯特變換從混頻信號(hào)中將含有多普勒頻移的包絡(luò)信號(hào)提取出來(lái),然后通過(guò)調(diào)頻解調(diào)算法得到多普勒頻移量。最后,為了驗(yàn)證本文所提出的基于雙頻光纖光柵激光器的多普勒測(cè)速方案的可行性和具體性能,在實(shí)驗(yàn)室搭建了一套基于雙頻光纖光柵激光器的多普勒測(cè)速系統(tǒng)以及數(shù)字信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理單元的解調(diào),這種測(cè)速方案可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體速度的精確測(cè)量,其靈敏度高達(dá)0.64M/(m/s),速度分辨率小于0.5%。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN248;TH824

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