長距離光纖激光多普勒測(cè)速技術(shù)研究.pdf

1、激光干涉測(cè)速技術(shù)，可對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行非接觸式測(cè)量，被廣泛地應(yīng)用于沖擊波物理、爆轟物理、彈丸速度測(cè)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(cè)速技術(shù)測(cè)量精度、時(shí)間分辨率高，但有效測(cè)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(cè)速的作用距離，從全光纖光路結(jié)構(gòu)、測(cè)速用高速探測(cè)接收電路設(shè)計(jì)、多普勒信號(hào)解調(diào)算法等三個(gè)方面開展了研究:
　　1.設(shè)計(jì)長距離光纖準(zhǔn)直系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量高速

2、信號(hào)。目前，光纖準(zhǔn)直器用于長距離測(cè)速時(shí)，信號(hào)衰減快、耦合效率低，干涉條紋不明顯。針對(duì)此現(xiàn)象，對(duì)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(jì)和搭建用于遠(yuǎn)距離測(cè)速的三種光路，并進(jìn)行三種光路的長距離探測(cè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最終選擇大口徑透鏡與自聚焦透鏡配合使用，解決測(cè)量彈丸裝置遠(yuǎn)距離測(cè)速問題。
　　2.設(shè)計(jì)測(cè)速用的高速探測(cè)硬件接收模塊電路。在長距離測(cè)量時(shí)，受實(shí)驗(yàn)環(huán)境以及光路系統(tǒng)等的干擾，

3、返回光信號(hào)微弱，干涉條紋雜亂。針對(duì)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(hào)探測(cè)，同時(shí)針對(duì)遠(yuǎn)距離多普勒干涉信號(hào)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)檢測(cè)電路和整形電路。最后利用鈮酸鋰調(diào)制器來測(cè)量探測(cè)器帶寬，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，探測(cè)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(hào)后端上位機(jī)解調(diào)要求。
　　3.基于短時(shí)傅里葉變換方法，設(shè)計(jì)改進(jìn)短時(shí)傅里葉的速度解算算法，優(yōu)化多普勒測(cè)速算法。對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪，改善信號(hào)質(zhì)量，并求