【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种便携式激光多普勒测速仪校准装置及方法，属于光电测量。
技术介绍
1、激光多普勒测速仪是一种通用、基础性振动、冲击测量仪器，具有高精度、非接触、对被测对象无附加干扰和影响的测量仪器，并且可以给出随时间变化的速度变化波形。激光多普勒测速仪有时也被称为激光测振仪。
2、激光多普勒测速仪的计量校准一直是行业难点问题，主要原因有：1)它的激励为运动量值，而所用测量原理又是通过激光多普勒效应进行，需要通过光频率变化感知物理运动速度，输出则以电信号采集数据形式给出结果，涉及机械运动、光频控制、电子测量等不同方面。2)由于光电测量的频率范围和准确度远高于机械运动量值的频率范围与准确度，导致对其进行计量校准和性能测评所需的合适的激励源一直缺乏，很难寻找到合乎要求的装置与设备。3)通常对其计量校准均是通过“标准振动台”激励，以“标准激光多普勒测速仪”进行量值测量，对其它激光多普勒测速仪进行计量校准。由于振动台属于机电结构的物理运动装置，受限于物理原理和机械原理等的限制，以及材料、机械加工能力等的限制，和激光多普勒测速仪这种光电测量仪器相比，其稳定性不易达到很高，频带较窄，并且在低频时振幅可以达到比较大的量值，而高频情况下，振幅仅能实现非常小的量值，准确度也较低，不易达到给激光测速进行计量溯源的技术要求。尽管人们一直在使用标准激光多普勒测速仪进行计量校准，由于振动台特性造成的不确定度以及其振幅和频率范围所造成的限制仍然是激光多普勒测速仪计量校准中存在的主要问题。4)另一方面，使用标准激光多普勒测速仪对其它激光多普勒测速仪
技术实现思路
1、针对运用多普勒原理的激光多普勒测速仪的现场校准需求，本专利技术的目的是提供一种便携式激光多普勒测速仪校准装置及方法，以光频偏移法实现激光多普勒测速仪的输出频率平移控制，从而模拟不同的速度量值，实现多普勒测速原理的激光多普勒测速仪的现场校准，并将速度信号量值溯源到频率量值上。
2、与机电振动台激励方法相比，由于无需机械运动的振动台和标准激光多普勒测速仪，本专利技术的校准装置可实现便携，并能以较高精度和稳定性实现激光多普勒测速仪的现场校准。
3、本专利技术是通过以下技术方案实现的。
4、本专利技术公开的一种便携式激光多普勒测速仪校准装置，包括被校激光多普勒测速仪、λ/2波片、第一声光调制器、第二声光调制器、第一透镜、第二透镜、第一光学开关、第二光学开关、第三光学开关、第四光学开关、第五光学开关、第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第一正弦信号源、第二正弦信号源。
5、被校激光多普勒测速仪产生的频率为f的激光，穿过λ/2波片，到达第一声光调制器。使用第一正弦信号源的频率f1，对经过第一声光调制器的激光频率进行移频控制，产生+2级、+1级、0级、-1级、-2级，共五个波长的衍射激光。第一透镜位于第一声光调制器与第一光学开关、第二光学开关、第三光学开关、第四光学开关、第五光学开关之间。五个波长的衍射激光分别经过并联的第一光学开关、第二光学开关、第三光学开关、第四光学开关、第五光学开关选通控制。第一平面反射镜用于分别反射第一光学开关、第二光学开关透射的衍射激光。第二平面反射镜用于分别反射第四光学开关、第五光学开关透射的衍射激光。第三光学开关透射的衍射激光到达第二声光调制器，使用第二正弦信号源的频率f2，对经过第二声光调制器的激光频率进行移频控制，产生+2级、+1级、0级、-1级、-2级，共五个波长的衍射激光。第二透镜位于第二声光调制器与第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关之间。五个波长的衍射激光分别经过第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关选通控制。第三平面反射镜用于分别反射第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关透射的衍射激光。
6、本专利技术公开的一种便携式激光多普勒测速仪校准方法，基于所述本专利技术公开的一种便携式激光多普勒测速仪校准装置实现。一种便携式激光多普勒测速仪校准方法为：
7、由被校激光多普勒测速仪产生的频率为f的激光，穿过λ/2波片，到达第一声光调制器。使用第一正弦信号源的频率f1，对经过第一声光调制器的激光频率进行移频控制，产生+2级、+1级、0级、-1级、-2级，共五个波长的衍射激光，它们分别经过第一光学开关、第二光学开关、第三光学开关、第四光学开关、第五光学开关选通控制；
8、当第一光学开关选通时，从第一声光调制器输出的+2级、频率为f+2f1的衍射激光，先后穿过第一透镜、第一光学开关，被第一平面反射镜反射回来，重新穿过第一光学开关、第一透镜，经过第一声光调制器再次移频2f1，频率变为f+4f1的激光，穿过λ/2波片，返回被校激光多普勒测速仪，产生与多普勒频移4f1等效的速度量值。
9、当第二光学开关选通时，从第一声光调制器输出的+1级、频率为f+f1的衍射激光，先后穿过第一透镜、第二光学开关，被第一平面反射镜反射回来，重新穿过第二光学开关、第一透镜，经过第一声光调制器再次移频f1，频率变为f+2f1的激光，穿过λ/2波片，返回被校激光多普勒测速仪，产生与多普勒频移2f1等效的速度量值。
10、当第四光学开关选通时，从第一声光调制器输出的-1级、频率为f-f1的衍射激光，先后穿过第一透镜、第四光学开关，被第二平面反射镜反射回来，重新穿过第四光学开关、第一透镜，经过第一声光调制器再次移频-f1，频率变为f-2f1的激光，穿过λ/2波片，返回被校激光多普勒测速仪，产生与多普勒频移-2f1等效的速度量值。
11、当第五光学开关选通时，从第一声光调制器输出的-2级、频率为f-2f1的衍射激光，先后穿过第一透镜、第五光学开关，被第二平面反射镜反射回来，重新穿过第五光学开关、第一透镜，经过第一声光调制器再次移频-2f1，频率变为f-4f1的激光，穿过λ/2波片，返回被校激光多普勒测速仪，产生与多普勒频移-4f1等效的速度量值。
12、当第三光学开关选通时，从第一声光调制器输出的0级、频率为f的激光，先后穿过第一透镜、第三光学开关，到达第二声光调制器，使用第二正弦信号源的频率f2，对经过第二声光调制器的激光频率进行移频控制，产生+2级、+1级、0级、-1级、-2级，共五个波长的衍射激光，它们分别经过第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关选通控制；
13、在此条件下：
14、1)第六光学开关选通时，从第二声光调制器输出的+2级、频率为f+2f2的衍射激光，先后本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种便携式激光多普勒测速仪校准装置，其特征在于：包括被校激光多普勒测速仪、λ/2波片、第一声光调制器、第二声光调制器、第一透镜、第二透镜、第一光学开关、第二光学开关、第三光学开关、第四光学开关、第五光学开关、第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第一正弦信号源、第二正弦信号源；
2.一种便携式激光多普勒测速仪校准方法，基于如权利要求1所述的一种便携式激光多普勒测速仪校准装置实现，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测速仪校准装置，其特征在于：使用声光调制器衍射的工作方式产生入射激光的多个不同频移的激光。
4.如权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测速仪校准装置，其特征在于：使用正弦频率控制的方式，实现多个激光频移的量值控制和细微调节。
5.如权利要求2所述的一种便携式激光多普勒测速仪校准装置，其特征在于：使用不同声光调制器级联方式，实现多个不同速度量程的量值控制。
【技术特征摘要】
1.一种便携式激光多普勒测速仪校准装置，其特征在于：包括被校激光多普勒测速仪、λ/2波片、第一声光调制器、第二声光调制器、第一透镜、第二透镜、第一光学开关、第二光学开关、第三光学开关、第四光学开关、第五光学开关、第六光学开关、第七光学开关、第八光学开关、第九光学开关、第十光学开关、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第一正弦信号源、第二正弦信号源；
2.一种便携式激光多普勒测速仪校准方法，基于如权利要求1所述的一种便携式激光多普勒测速仪...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁志国，张磊，
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：
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