全光纖激光多普勒信號相位解調(diào)技術(shù)研究.pdf

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

2、分辨率不高，無法分辨位移方向。本論文針對全光纖激光多普勒測量系統(tǒng)采用相位解調(diào)方法，開展了以下工作:
　　1.針對相位解調(diào)和運動方向辨別，以3×3光纖耦合器為核心器件，設(shè)計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:信號的采樣率高低、信噪比大小和周期采樣點數(shù)等參數(shù)對相位解調(diào)算法計算精確度的影響，進而選擇3×3光纖耦合器相位解調(diào)

3、算法對全光纖多普勒信號進行解調(diào)，對全光纖激光多普勒信號相位解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與信號處理做了簡要分析。
　　2.針對3×3光纖耦合器相位解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計基于FPGA芯片為核心的硬件電路和軟件方案。用A/D對3路多普勒信號進行高速采集，通過FPGA對信號實現(xiàn)相位解算，然后通過DA實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換并在示波器上實時檢測，或者通過W5300實現(xiàn)位移與上位機的通信。
　　3.搭建了實驗裝置，以壓電陶瓷的運動為測試對象驗證了全光纖激光多普勒測量系統(tǒng)和