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全光纤激光干涉测速技术研究

倪家伟  
【摘要】:全光纤激光干涉测速是一种根据激光多普勒效应和光学混频原理,结合光纤与光无源器件技术发展起来的精密测速技术,具有非接触、响应快、测速精度高、测量范围大、结构紧凑等优点,是当今速度测量领域中的前沿技术,已成为精确获取测试对象速度信息的重要技术手段。 本文首先以干涉仪为技术核心介绍了几种主要的干涉测速系统,阐述了激光干涉测速技术的发展与现状,总结了全光纤激光干涉测速的技术优点;其次,从激光多普勒效应和光学混频原理出发论述了激光干涉测速技术的基本原理,进行了速度公式推导,设计了一种新型的全光纤激光干涉测速系统,并重点讨论了系统光源选择、前端光路设计、延迟光纤长度确定、光电转换模块等系统各关键技术;再次,针对系统只有一路有效信号输出的情况,研究了单路干涉信号的速度解调方法,编写了算法仿真程序,重点仿真比较了适用于平稳信号速度解调的FFT法和适用于非平稳信号速度解调的STFT法;最后,搭建了全光纤激光干涉测速实验平台,进行了霍普金森杆速度测量实验,对采集的干涉信号进行了有效处理,得到了预期的实验结果。


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