微波调制激光技术用于多普勒测量的研究

发布时间：2017-10-31 16:15

  本文关键词：微波调制激光技术用于多普勒测量的研究

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【摘要】：激光多普勒测量技术以其非接触式测量、响应速度快、空间分辨率高等优点,广泛应用于目标的相对运动速度和大气风速探测等领域。本文研发了一种利用微波调制激光技术测量多普勒的新技术。该技术利用激光作为载波,微波作为模拟调制信号对激光信号进行强度调制,光电探测器对信号光强度进行直接探测。通过检测微波调制信号的多普勒频移,来实现相对运动速度的测量。与传统激光外差技术相比,微波调制激光测速技术由于不需要直接鉴别激光的多普勒频移,所以消除了激光器窄线宽和高的频率稳定度的硬性要求;同时,在1.772GHz的微波频率调制条件下,1m/s的速度对应的多普勒频移为5.9Hz,1000m/s的速度对应的多普勒频移为5.9kHz,该技术易于测量高速相对运动。设计和构建了一套利用微波调制激光技术测速的实验系统。实验系统分为微波调制激光信号发射系统与接收系统。在实验室内利用该实验系统开展了基于滑轨的微波调制激光技术用于相对运动速度测量的实验。实验测速范围为0.1m/s~0.21m/s,利用平均运动速度作为第三方数据,与多普勒测速数据进行比较,两组速度数据的相对误差小于1.1%。实验结果从原理上验证了微波调制激光技术用于相对运动速度测量的可靠性。
【关键词】：微波调制激光技术 多普勒频移 速度测量 实验验证
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 引言9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 研究目的及主要研究内容11-13
• 第二章 微波调制激光技术多普勒测量的原理13-25
• 2.1 波的多普勒效应13-16
• 2.2 激光外差测速技术16-19
• 2.3 微波调制激光测速技术19-23
• 2.4 两种测速技术的比较23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 微波调制激光技术测速实验系统研制25-41
• 3.1 微波调制激光信号发射系统26-34
• 3.1.1 DFB半导体激光器27-30
• 3.1.2 MZ电光调制器30-32
• 3.1.3 偏压控制器32-34
• 3.2 微波调制激光信号接收系统34-38
• 3.2.1 光电探测器34-38
• 3.3 实验系统装箱及测试38-39
• 3.4 其他光学元器件的技术指标39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 微波调制激光技术测速实验41-55
• 4.1 基于滑轨测量相对运动速度的验证实验41-49
• 4.1.1 实验装置搭建与实验过程介绍42-43
• 4.1.2 实验数据处理与比较43-48
• 4.1.3 误差分析48-49
• 4.2 实验改进49-53
• 4.2.1 实验装置搭建与过程介绍49-50
• 4.2.2 实验数据处理与比较50-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 总结与展望55-57
• 致谢57-59
• 硕士期间完成的学术论文59-61
• 参考文献61-62

【参考文献】

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本文编号：1122822