基于双频光纤光栅激光器的多普勒测速仪应用研究

发布时间：2017-11-10 04:25

  本文关键词：基于双频光纤光栅激光器的多普勒测速仪应用研究

  更多相关文章： 激光多普勒测速仪 数字信号处理 光纤激光器

【摘要】：凭借非接触测量、高空间分辨率、快速响应和测量范围大等众多优势,激光多普勒测速仪已经于各工程领域内广泛应用。激光多普勒测速仪是利用激光的多普勒效应实现对固体和流体运动速度进行测量的一种技术,光学多普勒效应是激光多普勒测速技术的重要理论基础。当待测目标物和激光多普勒测速仪的光源产生相对运动时,从待测物表面散射回来的激光的频率会改变,即多普勒频移。多普勒频移量的值取决于待测物运动速度大小以及其速度方向与激光入射方向的夹角。已经研发出的单频激光多普勒测速仪存在直流漂移的问题,容易受环境扰动影响,在实际应用中存在许多限制。不存在直流漂移的外差式双频激光多普勒测速仪具有较高的信噪比和很强的抗干扰能力。但是采用的双频激光器的频差决定了其最大测速范围,故选择频差较大的激光器是提高双频激光多普勒测速仪测量速度范围的关键。首先,根据目前激光多普勒测速仪存在的一些问题,本文提出了一种新的激光多普勒测速仪设计方案。这种方案采用了正交双频光纤光栅激光器作为光源,通过光纤环形器和光纤准直镜完成激光的发射和接收反射光信号,精简了传统激光多普勒测速仪块状光学器件和机械调节装置,基本可以在全光纤内实现系统的设计,易于实现光纤集成,并具有良好的抗电磁干扰性能。此外,本文所采用的正交双频光纤光栅激光器以光纤为增益介质,泵浦光的耦合效率高,拍频可以在2-16GHz的范围内调谐,故其非常适合应用到激光器多普测速仪中。针对激光多普勒测速仪信号处理数据量大,实时性强,精度要求高等特点,本文将数字信号处理技术应用到激光多普勒测速仪信号解调当中。根据前期可行性实验得到的实验数据,进行LDV测量信号的数字信号解调算法分析。利用希尔伯特变换从混频信号中将含有多普勒频移的包络信号提取出来,然后通过调频解调算法得到多普勒频移量。最后,为了验证本文所提出的基于双频光纤光栅激光器的多普勒测速方案的可行性和具体性能,在实验室搭建了一套基于双频光纤光栅激光器的多普勒测速系统以及数字信号解调系统。实验结果表明,经过数字信号处理单元的解调,这种测速方案可以实现对高速运动物体速度的精确测量,其灵敏度高达0.64M/(m/s),速度分辨率小于0.5%。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248;TH824

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 辛雨,余重秀,吴强,忻向军,胡乐辉,姚德启;光纤光栅的几种调谐方法[J];光通信研究;2002年05期

2 夏光琼,吴正茂,陈建国;考虑光纤光栅反射率分布的外腔半导体激光器的理论模型[J];中国激光;2002年04期

3 黄永清,宋继恩,李建新,夏月辉,陈雪,任晓敏;利用均匀光纤光栅模拟长距离光纤的理论和实验研究[J];光电子·激光;2003年03期

4 黄权;秦子雄;曾庆科;周春新;罗玖田;王志高;;光纤光栅制作技术的最新进展[J];光通信技术;2006年06期

5 刘洋;王小兵;孙斌;张玺;程勇;王立军;;光纤光栅制作技术研究[J];激光与红外;2007年04期

6 肖永良;;光纤光栅的制作方法[J];科技信息(学术研究);2007年03期

7 张洪宪;;光纤光栅传感器技术及其应用[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2007年03期

8 史双瑾;邱琪;邱志成;廖云;熊彩东;;基于光纤光栅的实时延时技术[J];半导体光电;2009年05期

9 李燕;陈建军;;啁啾型光纤光栅原理及制作技术[J];软件导刊;2010年10期

10 ;香港理工大学研发光纤光栅监测技术试用于全国高铁[J];硅谷;2011年15期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈熙源;;光纤光栅在测量技术的应用[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

2 史巍巍;胡婷婷;;光纤光栅探测超声波的研究现状浅析[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年

3 黄锐;蔡海文;方祖捷;陈高庭;;调节光纤光栅参数的一种新方法[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议（OFCIO’2001）论文集[C];2001年

4 周文;陈抗生;章献民;叶险峰;;光纤光栅的研究与发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

5 章献民;陈抗生;;光纤光栅在微波毫米波光子学中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年

6 文庆珍;黄俊斌;赵培仲;;封装聚合物对光纤光栅压力传感增敏的影响[A];2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集[C];2004年

7 刘全;吴建宏;陈刚;方玲玲;;用于制作光纤光栅相位掩模的衍射特性分析[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

8 郑伟;卓仲畅;苏雪梅;于永森;张玉书;;利用取样光纤光栅实现应变和温度同时测量[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年

9 孙伟民;赵磊;姜富强;相艳荣;刘志海;;荧光光纤光栅的制作与测试研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学（激光）联合学术'05年会论文集[C];2005年

10 姜富强;赵磊;孙伟民;朱玉华;李金娟;;载氢光纤光栅退火特性研究[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学（激光）联合学术'05年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 杨凤鸣;神奇的光纤光栅[N];中国电力报;2004年

2 特约记者 金红;三项地灾监测仪获国家专利[N];中国国土资源报;2011年

3 卢庆儒;高速光纤传输应用中元件技术趋势(4)[N];电子资讯时报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张业斌;基于光学加热的新型光纤光栅折射率传感器的研究[D];浙江大学;2015年

2 姜暖;用于光纤光栅传感网络的光纤光栅阵列和新型光栅器件研究[D];国防科学技术大学;2013年

3 张金涛;光纤光栅传感器复用关键技术的研究与应用[D];合肥工业大学;2015年

4 张晓强;光纤中涡旋光束的产生与调控研究[D];中国科学技术大学;2016年

5 姚爽;光纤光栅激光器及其传感应用研究[D];大连理工大学;2016年

6 陈哲敏;光纤光栅动态应力和折射率传感研究[D];浙江大学;2008年

7 孙伟民;基于荧光光纤光栅的应变与温度同时测试技术[D];哈尔滨工程大学;2005年

8 王国东;啁啾光纤光栅的优化设计与光纤光栅模拟软件的开发[D];吉林大学;2006年

9 姜莉;光纤光栅写入及其应用研究[D];南开大学;2005年

10 杨亦飞;工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D];南开大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 彭李;基于光纤光栅应变桩的边坡结构监测与稳定性灰色模型研究[D];昆明理工大学;2015年

2 周丰洲;相位取样型光纤光栅多信道幅频与相频滤波性能研究[D];西南交通大学;2014年

3 孙高盼;基于光纤光栅的钢轨温度力监测技术研究[D];西南交通大学;2015年

4 姜红;光纤光栅测试技术在边坡工程中的应用[D];西南交通大学;2015年

5 陈韩彬;基于CDMA技术的光纤光栅传感系统研究[D];西南交通大学;2015年

6 武威;基于光纤光栅的电流传感器研究[D];沈阳工业大学;2016年

7 贾曼;基于啁啾相移光纤光栅的光纤激光器的研究[D];北京交通大学;2016年

8 于坤江;光纤光栅制作技术及应用的研究[D];北京交通大学;2016年

9 李明浩;超长光纤光栅写入系统关键技术的研究[D];北京交通大学;2016年

10 边玉腾;基于相移光纤光栅的D型聚合物电光调制器的研究[D];北京交通大学;2016年

，

本文编号：1165077