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一种提高相位调制激光多普勒测速系统的测量范围的方法

发布时间: 2022-12-14

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术转让
成果类型: 发明专利
行业领域:
电子信息技术
成果介绍
提高相位调制激光多普勒测速系统的测量范围的方法。现有的相位调制激光多普勒频移测量方法测量灵敏度较低,多普勒频移测量范围窄的问题。将一倍调制频率拍频信号经过信号分解为同相分量和正交分量叠加的形式;令x轴表示同相分量的归一化振幅AR的幅度变化,y轴上表示正交分量的归一化振幅AI的幅度变化,z轴表示信号光频移ω的变化;频移ω变化,xyz三维坐标系中的一个空间点(AR,AI,ω)的位置会在这个三维坐标系变化,从而形成一条三维曲线。将曲线投影到AR和AI构成的平面上得到二维曲线,对目标回波信号进行处理,获得其AI和AR的测量值,确定二维曲线上的点,确定其对应的频移ω。本发明照现有技术相比测量范围提高近10倍。
成果亮点
1.一种提高相位调制激光多普勒测速系统的测量范围的方法,其特征在于:所述提高测量范围的方法包括以下步骤: 步骤一、对目标后向散射单频信号光E=E0exp(jωt)进行正弦相位调制,当满足窄带相位调制条件时,会使其在原有频率成分的基础上产生振幅相等、相位相反的正一阶边带和负一阶边带,E经相位调制后表示为: ER=E0J1(β)exp[j(ω+Ω)t]+E0J0(β)exp(jωt)-E0J1(β)exp[j(ω-Ω)t] (1) 式中,E0和ω为原信号光的振幅和角频率;Ω和β为相位调制的角频率和深度;J0和J1分别是零阶和一阶贝塞尔函数;ω+Ω为正一阶边带的角频率,ω-Ω为负一阶边带的角频率;j表示复数中的虚数;t表示时间;
团队介绍
雷锋团队是由哈尔滨师范大学14级政治与行政学院的关明贺同学于2015年9月1日建立的学生自主创立的创业团队。在黑龙江福成科技有限公司的赞助下,旨在为江北的大学生服务,让大学生过上更好的大学生活。自创立以来,雷锋团队本着为同学服务的宗旨,解决大学生生活问题为核心,为大学生提供广大的创业机会。创立后不久已成为哈尔滨江北十余所大学院校人数最多、最有号召力和影响力的学生团队组织。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间:2023-11-11

于红燕

黑龙江省农业科学院作物资源研究所

科研人员

综合评价

技术前景广阔,具备技术成果转移转化要求。
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评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间:2022-12-15

郭平

黑龙江省创新创业促进会

会长

综合评价

激光多普勒频移是激光入射到移动物体的表面,被移动的物体散射时,散射光的光波频率与入射光光波频率存在差值,且该差值与物体的移动速度成正比,因此,通过探测激光频率的偏移即可探测物体的移动速度。 由于激光频率很高(~1014Hz),因此无法直接探测激光频率。通常将两束有频率差的激光合束,合束之后光强会出现周期性的波动,光强波动频率即为两束激光的频率差,此方法为光外差法。通过外差法可以实现激光多普勒频移的检测。 双光束双散射的光路结构是目前激光测速系统中普遍采用的光路结构,其光路结构简单,接收光强信号大,能适应绝大部分情况下的速度检测。为了实现正负速度的检测,需要将其中的一路出射光或者两路出射光进行移频。如此可以实现在被测物体没有移动,没有产生激光多普勒频移时,测速系统也可以检测到一个频率值。当物体移动时,测速系统检测到的频率值增加或者减小,分别对应物体的前移或者后移,从而实现正负速度的检测。 目前激光测速系统多数采用声光移频器进行移频。声光移频器由于受晶体材料尺寸限制,移频量通常在几十兆赫兹以上。在外差检测系统中,如果需要产生几兆赫兹甚至更低的移频量,通常需要用到两个声光移频器,分别对两路光进行移频,使得两路光的移频量有一个较小的差别,以达到几兆赫兹甚至更低的移频量的目的。此外,为了提高声光移频器输出光的衍射效率和移频带宽,声光移频器必须工作在布拉格衍射模式,因此需要采取诸如提高压电换能器带宽、超声跟踪、带宽阻抗匹配等等一系列复杂的技术手段,也造成了设备体积较大。同时,声光移频器使用空间光在晶体中进行传播,不利于封装光纤。 实用新型内容 本实用新型的目的是,提供一种采用相位调制器的双光束激光多普勒测速系统,以解决原有的采用声光移频器进行移频的测速系统技术复杂、成本较高的问题。 本实用新型所采用的技术方案如下: 一种采用相位调制器的双光束激光多普勒测速系统,所述测速系统包括:红外半导体激光器,红光指示半导体激光器,耦合器,相位调制器,第一准直透镜,第二准直透镜,接收透镜,红外光探测器,其中,所述红外半导体激光器及红光指示半导体激光器分别通过光纤连接所述耦合器的一端,所述耦合器另一端通过光纤连接所述相位调制器,所述相位调制器将传导的红外激光分成均匀的两路,并分别通过光纤传导至所述第一准直透镜及第二准直透镜前端,经移动物体反射的光由接收透镜聚焦至红外光探测器。
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