[發明專利]光功率控制系統、控制方法及激光多普勒測速儀

有效

• 申請號: 201610273992.4
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105842705B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 文雪峰;陳浩玉;湯鐵鋼;莫俊杰;金山;張茹;蒲國紅
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所51213
• 代理人: 劉興亮

技術領域

本發明屬于光電瞬態測試技術領域，特別涉及一種光功率控制系統、控制方法及激光多普勒測速儀。

背景技術

目前，采用傳統激光多普勒測速儀對爆轟加載下試樣的運動速度進行測量時，由于發射出的測試光功率為恒定，而爆轟加載下被測物表面狀態(粗糙度、反射角)會發生突變，發射光經由被測試樣表面反射回儀器的光功率隨被測物表面狀態變化而變化，這種不穩定功率的反射光與參考光進行干涉所產生的干涉信號幅值和基線不穩定，易導致示波器測試波形出現超屏甚至信號丟失的現象，從而影響測試結果。

發明內容

【要解決的技術問題】

本發明的目的是提供一種光功率控制系統、控制方法及激光多普勒測速儀，以使反射光功率穩定，從而獲得幅值穩定、基線穩定和高信噪比的干涉信號，提高激光多普勒測速方法的可靠性和準確性。

【技術方案】

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明首先涉及一種光功率控制系統，包括光功率參考值輸入模塊、反射光功率檢測模塊、控制器、光功率調節模塊，

所述光功率參考值輸入模塊被配置成：接收激光多普勒測速儀的激光器發射的參考光并檢測參考光功率，將參考光功率信息轉變為電信號并將該電信號發送至控制器；

所述反射光功率檢測模塊被配置成：接收反射光并檢測反射光功率，將反射光功率信息轉化為電信號并將該電信號發送至控制器；

所述控制器被配置成：計算參考光功率與反射光功率的差值，根據該差值結合控制算法計算控制量并將該控制量發送至光功率調節模塊；

所述光功率調節模塊被配置成：接收激光多普勒測速儀的激光器發射的具有固定頻率的發射光，根據控制器輸出的控制量調節發射光的功率并將調節后的發射光進行發射。

作為一種優選的實施方式，所述控制器包括求差模塊和控制量計算模塊，所述求差模塊用于計算參考光功率與反射光功率的差值，所述控制量計算模塊根據求差模塊計算得到的參考光功率與反射光功率的差值以及控制算法計算得到控制量并將該控制量輸出至光功率調節模塊。

作為一種優選的實施方式，所述控制算法為PI控制算法。

作為另一種優選的實施方式，所述光功率控制系統與激光多普勒測速儀的激光器之間通過分光器連接，所述激光多普勒測速儀的激光器的輸出端與分光器的輸入端連接，所述分光器的一個輸出端與光功率調節模塊連接，所述分光器的另一個輸出端與光功率參考值輸入模塊連接。

作為另一種優選的實施方式，所述控制器為模擬控制器。

本發明還涉及一種光功率控制方法，包括步驟：

A、光功率參考值輸入模塊接收激光器發射的參考光并檢測參考光功率，將參考光功率信息轉變為電信號并將該電信號發送至控制器；

B、反射光功率檢測模塊接收反射光并檢測反射光功率，將反射光功率信息轉化為電信號并將該電信號發送至控制器；

C、控制器計算參考光功率與反射光功率的差值，根據該差值結合控制算法計算控制量并將該控制量發送至光功率調節模塊；

D、光功率調節模塊接收激光器發射的具有固定頻率的發射光，根據控制器輸出的控制量調節發射光的功率并將調節后的發射光進行發射。

作為一種優選的實施方式，所述控制算法為PI控制算法。

本發明還涉及一種激光多普勒測速儀，其包括激光器、第一分光器、環形器、耦合器、光電轉換模塊和探頭，其還包括上述實施方式中任一所述的光功率控制系統、第二分光器、第三分光器，所述激光器的輸出端與第一分光器的輸入端連接，所述第一分光器的一個輸出端與第二分光器的輸入端連接，所述第二分光器的一個輸出端與光功率參考值輸入模塊連接，所述第二分光器的另一個輸出端與耦合器連接，所述第一分光器的另一個輸出端與光功率調節模塊的光輸入端連接，所述環形器的第一端口與光功率調節模塊的光輸出端連接，所述環形器的第二端口與探頭連接，所述環形器的第三端口與第三分光器的輸入端連接，所述第三分光器的一個輸出端與反射光功率檢測模塊的輸入端連接，所述第三分光器的另一個輸出端與耦合器連接，所述耦合器的輸出端與光電轉換模塊連接。

下面對本發明進行詳細說明。