全光纖激光多普勒信號相位解調技術研究.pdf

1、全光纖激光多普勒測量是一種根據激光多普勒效應和光學混頻原理結合光纖與光無源器件技術發(fā)展起來的精密測量技術，具有非接觸測量、測量精度高、響應速度快、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、爆轟物理等研究領域，是位移測量領域中的前沿技術。激光多普勒信號解調常用兩種方法:干涉條紋計數法和干涉條紋相位解調法，條紋計數法的位移分辨率為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常采用條紋計數法，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采用相位解調方法，開展了以下工作:
　　1.針對相位解調和運動方向辨別，以3×3光纖耦合器為核心器件，設計了全光纖光路和相位解調算法。分別分析研究了三種常用相位解調算法:希爾伯特相位解調算法、正弦曲線擬合算法和3×3光纖耦合器相位解調算法。主要研究的內容有:信號的采樣率高低、信噪比大小和周期采樣點數等參數對相位解調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

3、算法對全光纖多普勒信號進行解調，對全光纖激光多普勒信號相位解調系統設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系統，設計基于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對信號實現相位解算，然后通過DA實現數模轉換并在示波器上實時檢測，或者通過W5300實現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和