[實用新型]光電外差探測電路

無效

• 申請號: 200720068691.4
• 申請日: 2007-04-06
• 公開（公告）號: CN201043984Y
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 尚建華;賀巖;陳衛標;臧華國
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01R23/14
• 分類號: G01R23/14;H03D7/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及光電信號，特別是一種用于與水下目標進行聲光通信的光電外差探測電路，它是一種僅采用電子學器件實現光電外差探測的電路。

背景技術

隨著激光多普勒測振技術的飛速發展，它已具有通常方法無法達到的精度和靈敏度，并且可以遠距離、非接觸地測量各種微弱振動目標的運動速度及其微小變化。激光多普勒測振技術的精度高、抗干擾能力強、保密性好等特點又使其應用在與水下目標通信中，是獲取水下目標信息的有力的技術手段。

激光多普勒測振技術的發展，不僅取決于激光技術本身的長期發展，同時還取決于各種新方法的產生和器件的快速發展。多普勒頻率的準確、穩定且簡單的相干檢測方法對實現有效通信起到至關重要的作用。同時，各種做簡諧振動目標的精確測量也是通過多普勒頻率相干檢測的方法實現的，進而重現原始振動頻率。

多普勒相干測速工作原理是系統發出相干激光束照射到被測物體表面，表面振動導致到達物體表面的信號光發生多普勒頻移。通過相干檢測的方法可以測量多普勒頻移，從而獲得物體振動速度，從方式上可分為零差檢測和外差檢測兩種：

外差檢測中，將頻率為f_S的激光多普勒信號與經過聲光調制(以下簡稱為AOM)后的頻率為f+f_A的本振激光進行混頻，探測器輸出差頻為Δf_D＝f+f_A-f_S，再由高通濾波消除直流漂移，鑒頻后獲得多普勒頻移。

外差檢測是利用載波技術將參考光轉換成調頻或調相信號進行測量，提高了光電信號的信噪比，具有抗干擾能力強，測量速度高，易于實現高測量分辨力等特點，因而在精密測量中采用外差檢測的方式。此外，在激光多普勒測量技術中還需要考慮速度或速度分量方向的鑒別，通用的有雙相檢測法、高頻相位調制法和頻移的方法，其中預置頻偏是方向鑒別中最為常用的技術。

圖1為用光學方法實現多普勒測振的測量裝置[參見在先技術1“激光多普勒振動計”小林卓之，國外計量，第2期，1992]。分束器1分出一束光入射到由獨立于系統的聲光調制器5所驅動的AOM10上后變為輸出頻偏為-80MHz的基準光，再通過另一分束器8照射到雪崩光電二極管7(Avalanche?Photo?Diode，以下簡稱為APD)上進行光學調整。分束器1分出的另一束光用反射鏡2和反射鏡6調整光軸，再經分束器3后由透鏡4會聚照射到被測物上，反射回的多普勒偏移信號光再通過分束器3、反射鏡9和分束器8與基準光在APD7上干涉，從而產生拍頻。產生的拍頻光經APD7光電轉換后再經速度解調、頻率檢波進而檢測出相應的振動速度信號。當該測量裝置中的反射鏡或其他裝置運動到他們可能達到的邊界情況時，頻移不可能無限的保持著，從而會產生光束短時間失落或相位突越，同時由圖1可以看出：該裝置使用了APD、多個分束器及其他光學元器件以實現頻移鑒相，增加了光路的調節難度和系統體積。并且由于該測量裝置的AOM預置頻移為-80MHz，對后面的數據處理增加了難度。因而現有的外差探測裝置不僅操作復雜，且成本很高。同時，AOM驅動器又是一個獨立的部件，無疑增加了系統的體積。

發明內容

本實用新型的目的就是要彌補上述現有的外差探測裝置的不足，提供一種用于與水下目標進行聲光通信光電外差探測電路，該電路應具有頻移方向鑒別、連續測量、結構簡單、體積小、操作簡便和成本低的優點。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種用于與水下目標進行聲光通信的光電外差探測電路，特征在于其構成包括第一光電探測器、第二光電探測器、第一高通濾波器、第二高通濾波器、本地振蕩器、第一混頻器、第二混頻器、第三混頻器、第四混頻器、90°移相器、第一低通濾波器、第二低通濾波器、第三低通濾波器、第四低通濾波器、數據采集卡、示波器，構成信號處理電路和參考處理電路，其位置關系是：

所述的信號處理電路中，第一光電探測器接收由水面振動作用后的多普勒頻移散射光信號，其輸出的電信號經第一高通濾波器濾波后分為兩路：一路與本地振蕩器輸出信號同時在第一混頻器混頻，再經第一低通濾波器濾波，得到第一路信號；另一路與經過90°移相器移相的本地振蕩器輸出信號通過第二混頻器混頻，再經第二低通濾波器濾波得到第二路信號，所述的第一路信號和第二路信號輸入所述的數據采集卡上；