一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111366232A(43)申请公布日2020.07.03(21)申请号202010268449.1(22)申请日2020.04.08(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市东南湖大路3888号(72)发明人李远洋吴世松吕韬邵俊峰刘立生于湛王挺峰(74)专利代理机构长春众邦菁华知识产权代理有限公司22214代理人宁晓丹(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法(57)摘要一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪及其信号处理方法涉及激光多普勒测振仪技术领域，解决了亟需兼具光学调节简单且能够有效测量远距离的测振仪的问题，包括振动测量光学系统与数字信号处理系统，振动测量光学系统向目标振动表面发出探测光并接收返回光，振动测量光学系统将返回光与本振光混合得到回波信号并将回波信号输入到数字信号处理系统中；数字信号处理系统将振动测量光学系统的回波信号转换为数字信号得到数字回波信号、隔离数字回波信号中光纤端面反射回波信号对目标回波信号的串扰、通过解调目标回波信号获取目标振动信息；所述探测光为脉冲光，探测光为本振光的差频相干光。本发明光学调节简单且拓展有效测量距离。CN111366232ACN111366232A权利要求书1/2页1.一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪，包括振动测量光学系统(1)与数字信号处理系统(2)，其特征在于，振动测量光学系统(1)向目标振动表面发出探测光并接收由目标振动表面散射的返回光，振动测量光学系统(1)将返回光与本振光混合得到回波信号并将回波信号输入到数字信号处理系统(2)中；数字信号处理系统(2)将振动测量光学系统(1)的回波信号转换为数字信号得到数字回波信号、隔离数字回波信号中光纤端面反射回波信号对目标回波信号的串扰、通过解调目标回波信号获取目标振动信息；所述探测光为脉冲光，探测光为本振光的差频相干光。2.如权利要求1所述的一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪，其特征在于，所述信号处理系统包括A/D模块(12)、斩波信号处理模块(13)、功分器(14)、第一混频器(16)、移相器(17)、第一低通滤波模块(18)、数控振荡器(15)、第二混频器(19)、第二低通滤波模块(20)、解调算法模块(21)、相位解缠模块(22)和位移计算模块(23)；探测器(11)、A/D模块(12)、斩波信号处理模块(13)和功分器(14)顺次连接，功分器(14)连接第一混频器(16)和第二混频器(19)，数控振荡器(15)连接移相器(17)和第二混频器(19)，移相器(17)、第一混频器(16)、第一低通滤波模块(18)和解调算法模块(21)顺次连接，第二混频器(19)、第二低通滤波模块(20)和解调算法模块(21)顺次连接，解调算法模块(21)、相位解缠模块(22)和位移计算模块(23)顺次连接。3.如权利要求2所述的一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪，其特征在于，所述A/D模块(12)用于将探测器(11)的回波信号转化为数字回波信号并传输至斩波信号处理模块(13)，数字回波信号经斩波信号处理模块(13)隔离光纤端面反射回波信号的串扰得到目标回波信号并传输至功分器(14)。4.如权利要求3所述的一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪，其特征在于，传输至功分器(14)的所述目标回波信号经功分器(14)分为两路，一一对应的发送至第一混频器(16)和第二混频器(19)；数控振荡器(15)提供与返回光频率相同的本地数字振荡信号，一路本地数字振荡信号经移相器(17)后信号相移90°后发送至第一混频器(16)，第一混频器(16)对接收到的目标回波信号和相移后的本地数字振荡信号进行混频，混频后传输至第一低通滤波模块(18)进行滤波；另一路本地数字振荡信号发送至第二混频器(19)，第二混频器(19)对接收到的目标回波信号和本地数字振荡信号进行混频，混频后传输至第二低通滤波模块(20)进行滤波，第一低通滤波模块(18)和第二低通滤波模块(20)均将滤波后的信号发送至解调算法模块(21)，解调算法模块(21)对接收的信号进行解调后，发送至相位解缠模块(22)进行解缠后得到解缠的相位信息，相位解缠模块(22)进行解缠后的信号再经位移计算模块(23)得到目标回波信号的位移，完成目标振动信息的获取。5.如权利要求3所述的一种全光纤脉冲激光多普勒测振仪，其特征在于，所述斩波信号处理模块(13)对数字回波信号进行分帧操作，帧长设置为探测光的一个周期所占的数据点数；对单帧数据进行阈值探测操作找到光纤端面反射回波的位置，以光纤端面反射回波波形为匹配滤波参考波形，对单帧数据