超高速瞬态光子多普勒测速系统技术方案

本发明专利技术公开的超高速瞬态光子多普勒测速系统，属于激光干涉测速技术领域。本发明专利技术包括激光干涉测速、微波光子和数据采集与信号处理三部分。本发明专利技术将光子多普勒测速仪在提高时间分辨率的同时，降低数模转换技术的频限压力，提高普通光子多普勒测速系统动态范围。由于数模转换的采样时钟抖动引起的误差会因信号转换速率的下降而下降，本发明专利技术通过时间拉伸能减轻由采样时钟抖动引起的信噪比下降影响。本发明专利技术的微波光子处理部分中比例因子M只和两段色散光纤长度有关，不存在高阶非线性现象，能够有效抑制功率代价。本发民能够测量更高速度运动物体产生的多普勒频移信号，降低多普勒频移信号，并等比例提高时间分辨率。并等比例提高时间分辨率。并等比例提高时间分辨率。

【技术实现步骤摘要】
超高速瞬态光子多普勒测速系统


[0001]本专利技术属于激光干涉测速
，涉及一种超高速瞬态光子多普勒测速系统。

技术介绍

[0002]自从光子多普勒测速仪(PDV，Photonic Doppler Velocimetry)提出以来，光子多普勒测速技术因为其非接触测量、成本低、使用方便、响应快、量值溯源性好、频响高、动态性能好的优点，已广泛应用于动高压技术加载飞片、空间碎片模拟和材料高应变率动态力学性能测试实验中。
[0003]若使用波长1550nm激光器，1km/s的速度会产生1.29GHz的多普勒频移，并且运动物体多普勒频移信号与运动速度成正比。在超高速瞬态测量场景中，测试目标加速度极高、一般在几μs甚至几百ns的时间从零加速到几km/s甚至几十km/s。例如化学爆炸和高功率激光驱动高速飞片的速度测量中，在几十ns时间内速度能够达到10km/s，此时会产生12.9GHz的多普勒频移信号。面对这些高测速动态性能需求，目前国内市场上成熟示波器带宽仅能够达到5GHz，远不能够达到要求。因此普通光子多普勒测速系统因为数模转换技术的带宽和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超高速瞬态光子多普勒测速系统，其特征在于：包括激光干涉测速、微波光子和数据采集与信号处理三部分；所述激光干涉测速部分包括连续激光器(1)、环形器(2)、光纤探头(3)、光电探测器(4)；所述连续激光器(1)与环形器(2)端口a连接，所述环形器(2)的端口b与光纤探头(3)连接，所述环形器(2)端口c与光电探测器(4)连接；所述微波光子部分包括飞秒脉冲激光器(8)、第一色散光纤(9)、第二色散光纤(11)、M
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Z调制器(10)、光纤放大器(12)；所述飞秒脉冲激光器(8)与第一色散光纤(9)连接，所述第一色散光纤(9)与M
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Z调制器(10)相连接；所述M
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Z调制器(10)与第二色散光纤(11)相连接，所述第二色散光纤(11)与光纤放大器(12)相连接；所述数据采集与信号处理部分包括光电探测器(13)、高速示波器(14)、计算机(15)15；光电探测器(13)与高速示波器(14)相连接，所述高速示波器(14)与计算机(15)；所述光电探测器(4)与电放大器(5)相连接、所述电放大器(5)与电滤波器(6)相连接、所述电滤波器(6)与功分器(7)相连接、所述功分器(7)的0
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和90
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相移两路电信号分别与微波光子部分双端口M
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Z调制器(10)相连接，所述微波光子部分的光纤放大器(12)和数据采集与信号处理部分的光电探测器(13)相连接。2.如权利要求1所述的超高速瞬态光子多普勒测速系统，其特征在于：功分器(7)用于将电滤波器(6)电信号分为调制在M
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Z调制器(10)上0
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和90
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相移的两路电信号。3.如权利要求1所述的超高速瞬态光子多普勒测速系统，其特征在于：在数据采集与信号处理部分，计算机(15)通过时频分析算法、能量脊线提取算法、数据拼接算法还原目标物体速度信号。4.如权利要求1所述的超高速瞬态光子多普勒测速系统，其特征在于：光纤探头(3)为双纤探头、三纤探头、微透镜阵列探头、多方向光纤探头、内弹道光纤探头的任意一种。5.如权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕林杰，武腾飞，韩继博，夏传青，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：