長距離光纖激光多普勒測速技術(shù)研究.pdf

1、激光干涉測速技術(shù)，可對高速運動物體進(jìn)行非接觸式測量，被廣泛地應(yīng)用于沖擊波物理、爆轟物理、彈丸速度測量、新材料科學(xué)、激光高能粒子與材料相互作用等研究領(lǐng)域。全光纖激光干涉測速技術(shù)測量精度、時間分辨率高，但有效測量距離一般只有幾十厘米，應(yīng)用范圍受限。本論文聚焦于有效提高全光纖激光多普勒測速的作用距離，從全光纖光路結(jié)構(gòu)、測速用高速探測接收電路設(shè)計、多普勒信號解調(diào)算法等三個方面開展了研究:
　　1.設(shè)計長距離光纖準(zhǔn)直系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量高速

2、信號。目前，光纖準(zhǔn)直器用于長距離測速時，信號衰減快、耦合效率低，干涉條紋不明顯。針對此現(xiàn)象，對準(zhǔn)直器加以改進(jìn)，并形成了一套遠(yuǎn)距離光纖準(zhǔn)直方案。在光路中加入光纖放大器，改進(jìn)VISAR系統(tǒng)傳輸光路，設(shè)計和搭建用于遠(yuǎn)距離測速的三種光路，并進(jìn)行三種光路的長距離探測對比實驗，最終選擇大口徑透鏡與自聚焦透鏡配合使用，解決測量彈丸裝置遠(yuǎn)距離測速問題。
　　2.設(shè)計測速用的高速探測硬件接收模塊電路。在長距離測量時，受實驗環(huán)境以及光路系統(tǒng)等的干擾，

3、返回光信號微弱，干涉條紋雜亂。針對該現(xiàn)象，選擇帶寬大，靈敏度高，響應(yīng)速度快的光電二極管，匹配高速信號探測，同時針對遠(yuǎn)距離多普勒干涉信號特點，設(shè)計檢測電路和整形電路。最后利用鈮酸鋰調(diào)制器來測量探測器帶寬，實驗結(jié)果證明，探測器帶寬約1GHz，信噪比為20dB，該系統(tǒng)滿足小于600m/s多普勒信號后端上位機(jī)解調(diào)要求。
　　3.基于短時傅里葉變換方法，設(shè)計改進(jìn)短時傅里葉的速度解算算法，優(yōu)化多普勒測速算法。對信號進(jìn)行去噪，改善信號質(zhì)量，并求