1 安徽大学 光电信息获取与控制教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
2 安徽大学 信息材料与智能感知安徽省实验室, 安徽 合肥 230601
3 安徽至博光电科技股份有限公司, 安徽 合肥 230088
为了消除光束倾角带来的不确定性，本文建立了一种双路偏振式激光多普勒测速系统。该系统使用双光束双探头结构来探测物体的运动信息。首先，通过转动实验精确获得双光束间的夹角大小，对于任意光束倾角，本文采用双探头装置收集运动物体表面的散射光束，结合双路偏振式光路结构，得到两路干涉信号的多普勒频移。然后，创新性采用了细化分帧算法对两路干涉信号进行实时解调，通过两路速度分量的合成得到物体真实速度。实验结果表明：速度在10 mm/min~1500 mm/min范围内，测量值与理论值之间的平均误差可以达到1%~5%。在非平稳运动过程中，通过细化分帧算法修正后的v-t图像RMSE均值为1.19 mm/min。该系统结构满足速度测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。
激光多普勒测速 双路偏振 细化分帧 双探头 Laser Doppler Velocimetry(LDV) dual polarization refine framing double probe
Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A 1550 nm all-fiber pulsed laser Doppler vibrometer (LDV) based on time-domain chopping techniques is developed to overcome demodulation failures caused by multipath interference. The system adopts an adjustable configuration on pulse duration and pulse repetition frequency according to the distance. An experiment is carried out at a 25 m standoff with pulse duration of 80 ns, single pulse energy of 0.4 nJ, and pulse repetition frequency of 1 MHz. A waveform and spectrogram of the demodulated voice show that the pulsed LDV system has a good performance in long-range voice listening.
120.7280 Vibration analysis 280.3340 Laser Doppler velocimetry 040.2840 Heterodyne Chinese Optics Letters
2019, 17(5): 051201
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
以远程脉冲激光外差探测系统为模型,推导了系统的信号与噪声的表达式,给出了脉冲激光外差探测系统匹配滤波算法流程,对匹配滤波技术在中程导弹与国际空间站目标探测中的详细应用过程进行了仿真,分析了目标距离、散射截面面积、数字采样率对探测能力的影响。仿真结果表明:在100 MHz采样率的数字处理能力下,分别用蒙特卡罗法仿真了500次匹配滤波过程,对于散射截面面积为5 m
2、距离为100 km的中程导弹,回波信号载噪比为3.29 dB,匹配滤波后信号载噪比为25.13 dB,信号强度增强了152倍,距离精度为27 m,速度精度为0.17 m/s;对于散射截面面积为100 m
2、距离为500 km的国际空间站,回波信号载噪比为-6.12 dB,匹配滤波后信号载噪比为18.49 dB,信号强度增强了289倍,距离精度为117 m,速度精度为2.1 m/s。目标距离越小,散射截面面积越大,数字采样率越高,匹配滤波提取增强信号的能力越强。
遥感 脉冲激光 外差探测 匹配滤波 蒙特卡罗 载噪比
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国石油天然气股份有限公司管道长春输油分公司, 吉林 长春 130000
通过理论分析激光语音检测系统, 提出一种引入参数估计误差的反正切解调补偿算法, 并建立了系统总谐波失真与关键参数及其误差的定量数学关系式。文中用总谐波失真(THD)和无杂散动态范围(SFDR)分别表征系统微振动信号解调效果和可以与大干扰信号(阻塞信号)相区别的最小信号值。实现了非接触、远距离、高灵敏度的微振动信号检测。通过实验和仿真均验证了反正切补偿算法的可行性。实验结果表明: 该系统可以检测音频范围内的微弱振动, 在现有光学硬件平台基础上, 利用文中提出的反正切补偿算法, 能在35 m范围内较好地还原语音信号。
反正切补偿算法 总谐波失真 无杂散动态范围 arctangent compensation algorithm THD SFDR 红外与激光工程
2017, 46(9): 0906004
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于激光相干探测理论建立了全光纤激光相干测振系统, 并结合维纳语音增强技术实现了远距离、高质量语音信号的获取。首先, 介绍了该系统的检测原理及光纤器件特性, 搭建了全光纤激光相干测振实验系统检测发音者咽喉振动, 从而实现远距离语音信号的获取。由于直接获取的语音信号受到严重的噪声干扰, 采用基于最小控制递归平均算法估计噪声的维纳滤波来抑制噪声, 提高语音质量。实验结果显示: 激光相干测振系统可有效获取70 m内的语音信号(检测喉咙振动还原语音); 语音增强技术可有效抑制噪声, 将信噪比提高5 dB, 并增强语音的清晰度。由此表明, 该系统具备获取远距离、高质量语音信号的能力。
激光相干测振 语音获取 语音增强 维纳滤波 laser Doppler vibrometer voice acquisition speech enhancement Wiener filtering
