哈尔滨工业大学物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001
提出一种基于单光子阵列相机的激光测速方法，该方法可以在单光子量级的回波强度下，同时实现对目标横向速度和径向速度的测量。搭建了一套室内阵列测速激光雷达系统，验证了阵列时间相关单光子计数技术对运动目标进行横向和径向测速的可行性。通过信号预处理方法从空间和时间两个维度滤除背景噪声，利用质心检测和峰值检测确定目标的时变三维空间坐标，利用最小二乘法进行数据的线性拟合获得目标的横向和径向速度值。结果表明，帧积累数与最佳的测速性能有关。该方法可以在微弱的光照环境下实现对远距离运动目标的速度测量，未来还有望实现目标速度图像的获取，为远距离复杂运动目标的识别提供技术支撑。
成像系统 激光测速 时间相关单光子计数技术 单光子阵列相机 帧积累 激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811023
1 成都信息工程大学 光电工程学院, 成都 610225
2 中国气象局 大气探测重点开放实验室, 成都 610225
为了提高远距离测速精度, 采用一种基于小波分解与重构(WDR)联合快速傅里叶变换(FFT)的信号处理方法(WDR & FFT), 进行了理论分析与实验验证, 取得了不同速度下的硬目标脉冲相干测速数据。结果表明, WDR & FFT方法可准确地分辨速率变化为0.02 m/s的目标。该研究为远距离低速目标的高分辨率测速提供了参考。
激光技术 激光测速 相干探测 小波分解与重构 测速精度 laser technique laser velocimetry coherent detection wavelet decomposition and reconstruction velocimetry precision
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
激光多普勒测速系统可实现空中运动平台的速度测量，平台的姿态测量误差是影响其测速精度的重要因素。为实现运动平台三维速度的测量，以相干探测原理为基础，设计并搭建了全光纤三光束激光多普勒测速系统，建立了运动平台三维速度测量的数学物理模型，对系统测速相对误差进行了数值模拟研究。研究结果表明，姿态测量误差对测速精度的影响不可忽略；随着俯仰角度的不同，俯仰误差与旋转误差对测速精度的影响程度会发生变化；测速精度与旋转误差呈线性关系，而与俯仰误差存在着非线性关系。研究结果可为激光多普勒测速系统的设计以及速度修正提供理论依据。
激光技术 相干光学 激光测速 速度测量精度 姿态角 激光与光电子学进展
2014, 51(4): 041402
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
基于激光测速仪的工作原理、测量特性，结合惯性导航系统的工作特点，提出一种实现车体自主高精度定位定向的组合方法。推导了用于车载组合定位定向的三波束激光测速仪误差模型，结合捷联惯导误差模型，选取了组合卡尔曼滤波器状态量，并推导了组合导航量测模型。最后针对这种基于激光测速仪的组合定位定向方法进行了仿真计算，列出了相关计算结果，仿真结果验证了这种方法的正确性。
激光测速仪 惯性导航 定位定向 卡尔曼滤波 laser velocimeter inertial navigation system positioning and orientation Kalman filter 强激光与粒子束
2014, 26(3): 031012
国防科学技术大学 光电科学与工程学院， 长沙 410073
为了验证全光纤多普勒测速系统的低速响应能力，采用窄带光纤激光器、准直透镜等器件搭建了一套迈克尔逊干涉仪结构的全光纤多普勒测速系统，分析了其测速的基本原理，并对喇叭振动进行了测试。采用快速傅里叶变换对信号进行处理，解调结果表明，该系统对低速响应灵敏，能够有效地测量出喇叭膜片振动速度，最低可测速度在1mm/s以下，速度分辨率可达0.1mm/s。
激光测速 光纤 多普勒效应 迈克尔逊干涉仪 傅里叶变换 laser velocimeter optical fiber Doppler effect michelson interferometer fast fourier transform
中北大学电子测试技术国家重点实验室， 山西 太原 030051
连发弹丸的速度和射频测试是靶场测试要研究的一个重要问题.介绍了基于四光幕的区截测速系统，分析连发弹丸过靶波形特征，采用前沿分析的方法确定弹丸过靶波形的特征点，对存在振动信号的波形利用信号匹配法确定弹丸过靶波形的特征点，编写了基于VC++开发环境的测试软件.利用软件对波形数据进行处理获得连发弹丸的速度和射频.实弹打靶测试的结果表明，该激光测速系统操作方便，测试结果准确.
激光测速 弹丸速度 射频 laser velocity measuring VC++ VC++ projectile velocity firing rate
中国一航北京长城计量测试技术研究所, 北京 100095
为解决激光测速仪测速范围和测速误差的校准问题, 满足激光测速仪的校准需要。根据激光测速仪的测速特点, 提出了一种基于模拟目标的激光测速仪校准新方法,并构建了校准装置, 该校准装置可以模拟匀速移动目标（代表匀速移动的车辆）提供标准速度值, 激光测速仪接收移动目标的反射光波后, 将给出该移动速度的测量值, 从而得到测速误差, 调整目标的速度, 即可实现对不同速度值的校准。经校准重复性试验和校准范围试验, 证明了该校准装置校准范围宽、重复性好、通用性好, 可以满足激光测速仪测速范围和测速误差的校准需求。
激光光学 校准方法 模拟目标 激光测速仪
1 中国工程物理研究院流体物理研究所,绵阳 621900
2 中国科学技术大学 电子工程与信息科学系,合肥 230027
首次从理论上分析基于单模光纤的位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的相位误差,包括来源和大小及其与系统各参量的关系。计算了光束从光纤出射,经漫反射面反射,再耦合进单模光纤的光场表达式。结果表明,相位误差的来源包括两部分:光束传输衍射效应及漫反射面表面的随机相位特性。由相位误差引起的位移和速度相对误差都在10-6量级,并且同时采用VISAR和光纤位移干涉仪来测量爆轰加载下铜飞片的速度轨迹。实验结果表明,单模光纤位移干涉仪的实际测量精度可以和VISAR相当,证明了单模光纤位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的可行性。
激光测速 光纤位移干涉仪 相位误差 光束传播 漫反射面 laser velocimetry fiber displacement interferometer phase error optical beam propagation diffuse surface
中国工程物理研究院流体物理研究所,冲击波物理与爆轰物理实验室,四川,绵阳,621900
研制了一种新型的利用激光光束反射原理的全光纤弹速测量系统.该系统采用了全光纤结构和光纤耦合器等无源器件,以输出光功率1mW,工作波长1300nm的半导体激光器作为测试系统的光源,用光纤耦合器进行分光,实现了在一根光纤中同时传输光源和接受目标反射的信号光,避免了复杂的调节和准直过程.该系统结构简单、可靠性高,利用它,成功地测量了霍普金森杆发射的子弹速度,结果表明其速度测量相对不确定度小于1%.
弹丸速度测量 光纤传感器 光纤无源器件 激光测速
1 天津大学,机械工程学院,天津,300072
2 天津大学,无线电厂,天津,300072
讨论了计数型多普勒信号处理器,着重介绍计数型信号处理器的工作原理,及各主要硬件部分的构成原理和具体结构.其主体部分采用包括集成计数器、存储器、比较器为主的全硬件设计,具有响应快和精度高的特点.通过合理设计闪烁包络检测单元、计数器主体部分和计数有效性判别电路,既增强了处理器的噪声适应能力,进一步提高了仪器的处理速度.并应用于双锥水力旋流器内部流场的研究,证实了零轴向速度包络面将流场分为内外旋流区的特点,得到了包络面为一柱锥联合面及其与旋流器结构参数之间的关系.
激光测速 多普勒信号处理 计数器 旋流器
