全光纖激光多普勒信號(hào)相位解調(diào)技術(shù)研究.pdf

1、全光纖激光多普勒測(cè)量是一種根據(jù)激光多普勒效應(yīng)和光學(xué)混頻原理結(jié)合光纖與光無源器件技術(shù)發(fā)展起來的精密測(cè)量技術(shù)，具有非接觸測(cè)量、測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、時(shí)間分辨率與位移分辨率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，常用于航空航天、爆轟物理等研究領(lǐng)域，是位移測(cè)量領(lǐng)域中的前沿技術(shù)。激光多普勒信號(hào)解調(diào)常用兩種方法:干涉條紋計(jì)數(shù)法和干涉條紋相位解調(diào)法，條紋計(jì)數(shù)法的位移分辨率為λ/2，相位法的精度可突破波長(zhǎng)的限制，精度可達(dá)nm量級(jí)。目前全光纖多普勒測(cè)量技術(shù)常采用條紋計(jì)數(shù)法，位移

2、分辨率不高，無法分辨位移方向。本論文針對(duì)全光纖激光多普勒測(cè)量系統(tǒng)采用相位解調(diào)方法，開展了以下工作:
　　1.針對(duì)相位解調(diào)和運(yùn)動(dòng)方向辨別，以3×3光纖耦合器為核心器件，設(shè)計(jì)了全光纖光路和相位解調(diào)算法。分別分析研究了三種常用相位解調(diào)算法:希爾伯特相位解調(diào)算法、正弦曲線擬合算法和3×3光纖耦合器相位解調(diào)算法。主要研究的內(nèi)容有:信號(hào)的采樣率高低、信噪比大小和周期采樣點(diǎn)數(shù)等參數(shù)對(duì)相位解調(diào)算法計(jì)算精確度的影響，進(jìn)而選擇3×3光纖耦合器相位解調(diào)

3、算法對(duì)全光纖多普勒信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，對(duì)全光纖激光多普勒信號(hào)相位解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理做了簡(jiǎn)要分析。
　　2.針對(duì)3×3光纖耦合器相位解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于FPGA芯片為核心的硬件電路和軟件方案。用A/D對(duì)3路多普勒信號(hào)進(jìn)行高速采集，通過FPGA對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)相位解算，然后通過DA實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換并在示波器上實(shí)時(shí)檢測(cè)，或者通過W5300實(shí)現(xiàn)位移與上位機(jī)的通信。
　　3.搭建了實(shí)驗(yàn)裝置，以壓電陶瓷的運(yùn)動(dòng)為測(cè)試對(duì)象驗(yàn)證了全光纖激光多普勒測(cè)量系統(tǒng)和