[發明專利]一種無零漂外差式激光多普勒測量光纖光路及測量方法

有效

• 申請號: 201810301152.3
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108534686B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 張雄星;劉杰;陳海濱;王偉;王可寧;郝冬杰
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01P3/36
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及一種無零漂外差式激光多普勒測量光纖光路及方法,該光路包括單模激光器、分束器、合束器、隔離器、聲光移頻器、環行器、準直器和光電探測器。激光器的輸出光由1×3分束器等分為三束，分別為探測光、聲光移頻器輸入光、本振光，聲光移頻器的輸出光由1×2分束器分為兩束，其中一束移頻光與探測產生的信號光通過2×1合束器合束進行外差干涉，并由光電探測器接收，另一束移頻光與本振光通過2×1合束器合束進行外差干涉，并由光電探測器接收，對于兩路外差干涉信號進行減法運算，消除了聲光移頻器頻率漂移和波動帶來的系統零漂。

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，具體涉及一種無零漂外差式激光多普勒測量光纖光路及測量方法。

背景技術

激光多普勒測量技術應用廣泛，利用光學多普勒效應來檢測物體速度的設備，具有非接觸、靈敏度高和作用距離遠等優點。傳統的激光多普勒測量光路，對于光路器件的加工精度和光路的校準有較高要求。以光纖器件為基礎的激光多普勒測量系統，其光路結構簡單，調整和校準更加方便。

對于速度方向的測量是激光多普勒測量問題的關鍵。在速度判向問題上，最主流的判別方法是在參考光路中加入聲光調制器對參考光進行頻率調制，實現了對物體目標速度大小和方向的測量。激光多普勒測量的工作原理是相干探測，對比外差和零差兩種相干探測，前者的信噪比更高，抗干擾能力更強，適合實際應用。外差探測時必須要有頻差，使用聲光移頻器即可獲得。傳統多普勒測量光纖光路使用一路探測器直接探測信號光和移頻光的合束外差干涉信號，對于此方法，現存在的較大問題便是聲光移頻器的頻率漂移和波動，這是多普勒測量系統中零漂的來源。

聲光移頻器的頻率漂移和波動對多普勒測量系統的測量精度會產生顯著影響，導致對于微小的運動變化量無法實現測量。如何消除聲光移頻器的頻率漂移和波動是亟待解決的問題。

發明內容

本發明針對速度、位移的精確測量中，聲光移頻器的頻率漂移和波動所導致的系統零漂問題，提出了一種無零漂外差式激光多普勒測量光纖光路及測量方法。

為達到本發明的目的，本發明提供的技術方案如下：

一種無零漂外差式激光多普勒測量全光纖光路，包括單模激光器、光纖隔離器、1×3光纖分束器、聲光移頻器、1×2光纖分束器、第一2×1光纖合束器、第二2×1光纖合束器、光纖環行器、光纖準直器、第一光電探測器和第二光電探測器，所述單模激光器輸出端通過單模光纖接隔離器輸入端，光纖隔離器輸出端接1×3光纖分束器的輸入端，1×3光纖分束器的第一輸出端口與光纖環行器第一端口連接，光纖環行器第二端口接光纖準直器對準待測運動目標物體，1×3光纖分束器第二輸出端口通過單模光纖接聲光移頻器輸入端，聲光移頻器輸出端通過單模光纖接1×2光纖分束器，1×2光纖分束器的一個輸出端與環行器第三端口接第一2×1光纖合束器，第一2×1光纖合束器輸出端接第一光電探測器，1×3光纖分束器第三端口與1×2光纖分束器另一個輸出端口接第二2×1光纖合束器，第二2×1光纖合束器的輸出端接第二光電探測器。

進一步的，所述的1×3光纖分束器分光比為1：1：1，所述的1×2光纖分束器分光比為1：1。

進一步的，所述的光纖準直器選用格林透鏡光纖準直器、球面透鏡光纖準直器、非球面光纖準直器或光纖準直系統。