[發(fā)明專利]ICCD增益正弦波調(diào)制無掃描速度成像器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910071453.2
• 申請日: 2009-02-27
• 公開（公告）號: CN101487897A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫秀冬;張勇;趙遠;靳辰飛;張宇;劉麗萍;何姜;王飛;吳杰;陳鍾賢
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/58
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所
• 代理人: 張果瑞

1.ICCD增益正弦波調(diào)制無掃描速度成像器，它包括正弦波函數(shù)發(fā)生器(1)、半導體激光電源(2)、半導體激光器(3)、發(fā)射光學整形系統(tǒng)(4)、高壓調(diào)制電源(5)、接收光學系統(tǒng)(6)、ICCD面陣探測器(7)和控制處理器(8)，半導體激光器(3)發(fā)射出的激光光束經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)(4)整形后照射到目標上，經(jīng)目標反射后的激光光束被接收光學系統(tǒng)(6)接收、匯聚至ICCD面陣探測器(7)的光輸入端，ICCD面陣探測器(7)的圖像輸出端與控制處理器(8)的圖像輸入端相連，控制處理器(8)的函數(shù)發(fā)生控制端與正弦波函數(shù)發(fā)生器(1)的控制端相連，正弦波函數(shù)發(fā)生器(1)的激光發(fā)射控制端與半導體激光電源(2)的控制端相連，半導體激光電源(2)的輸出端與半導體激光器(3)的輸入端相連，正弦波函數(shù)發(fā)生器(1)的調(diào)制信號控制端與高壓調(diào)制電源(5)的控制端相連，高壓調(diào)制電源(5)的調(diào)制信號輸出端與ICCD面陣探測器(7)的調(diào)制信號控制端相連；

其特征在于控制處理器(8)對ICCD面陣探測器(7)輸出的信號進行傅立葉變換獲得目標上各點同一時刻的速度，進而獲得目標的速度像；

所述正弦波信號通過控制半導體激光電源(2)驅(qū)動半導體激光器(3)發(fā)射激光光束，所述發(fā)射的激光光束為：

P(t)＝P₀sinωt，?????????????????(2)

其中，P(t)為發(fā)射激光光束的光強，P₀為發(fā)射激光光束光強的幅值，ω為所述正弦波的頻率；

所述發(fā)射的激光光束經(jīng)發(fā)射光學整形系統(tǒng)(4)整形后照射到目標上，經(jīng)目標反射后的激光光束被接收光學系統(tǒng)(6)接收并匯聚至ICCD面陣探測器(7)的光輸入端，形成回波信號，則照射在ICCD面陣探測器(7)的回波信號表示為：

P_r(t)＝P_asin((ω+Δω)t+φ)，?????(3)

其中：P_r(t)為回波信號的光強，P_a為回波信號光強P_r(t)的幅值，φ為回波信號與ICCD調(diào)制信號的位相延遲，Δω為回波攜帶的目標運動造成的多普勒頻移，且

Δω=vc/ω---(4)]]>

公式(4)中：c為光速，v為目標的運動速度；

正弦波函數(shù)發(fā)生器(1)的調(diào)制信號控制端與高壓調(diào)制電源(5)的控制端相連，通過高壓調(diào)制電源(5)控制ICCD面陣探測器(7)的增益G(t)，ICCD面陣探測器(7)的增益G(t)為：

G(t)＝G₀sin?wt，(5)

其中，G₀為所述ICCD面陣探測器(7)的增益G(t)的幅值，

輸入到ICCD面陣探測器(7)的回波信號經(jīng)正弦波調(diào)制形成ICCD調(diào)制信號，獲得增益，ICCD面陣探測器(7)的微通道板(7-1)輸出的中間光信號表示為：

B(t)＝P_asin((ω+Δω)t+φ)×G₀sin?wt，(6)

其中，B(t)為ICCD面陣探測器(7)的微通道板(7-1)輸出的中間光信號的光強，回波信號與ICCD調(diào)制信號進行混頻，混頻后的信號作為ICCD面陣探測器(7)的微通道板(7-1)輸出的中間光信號輸出；

所述微通道板(7-1)輸出的中間光信號要經(jīng)過ICCD面陣探測器(7)的熒光屏(7-2)輸出，由于ICCD面陣探測器(7)的熒光屏(7-2)只能響應(yīng)較低頻的信號，對于高頻不響應(yīng)，因此，最終ICCD面陣探測器(7)輸出到控制處理器(8)的輸出光信號只保留頻率較低的差頻項，則所述熒光屏(7-2)輸出的光信號為：

D(t)＝P_aG₀cos(Δωt+φ)????????????????????????(7)

其中，D(t)為熒光屏(7-2)輸出光信號的光強；

熒光屏(7-2)輸出的光由ICCD面陣探測器(7)中的CCD(7-3)采集并輸出給控制處理器(8)，因ICCD面陣探測器(7)的輸出光信號為離散信號，由控制處理器(8)對所述離散信號進行傅立葉變換：

f(Δω)=2π∫0∞PaG0cos(Δωt+φ)cos(Δωt)dt,---(8)]]>

經(jīng)上式傅立葉變換得到Δω后，再根據(jù)公式(4)可獲得目標的速度v：

v=Δω×cω.---(9)]]>