激光测速的原理及应用

激光测速的原理及应用（精选4篇）

1.激光测速的原理及应用 篇一

雷达测速仪原理以及选择和应用

仪器仪表网整理

(一)手握式雷达测速仪

由发射机产生一个频串为从的连续振荡倌号，该信号通过收发分离器馈送到天线上,并 沿着波朿方丨4向运动车辆辐射，由于车表面的敗射作用，其中一部分电磁波的能窗又沿扃波 朿方向回到天线上，被接收分离器接收后加到混频器上，并与发射机耦合过来的直达基准佶 号“进行混频.然后经过低通滤波器取出差频偯号，这便逛所潘要的多普勒频串它经过 低頻故大、整形后送到数字处理部分。

(二）定角式雷达测速仪

定炻式讲达猁速仪也始应用多普勒原理实现测速的，其工作原理与手握式茁达测速仪雀似.使用时，把雷达测速仪固定在某一位置，让铒达天线方向与来往车辆运动方向成一固定位置。

(三）雷达测速仪的误差分析

造成雷达渕速仪测速误差的闪索很多，除了环埯条件、非正确使用以外，史重贾的还在 于浏迚议本身，即微波发射频串和低频部分的议趋对测速准确度都有影响，1,雷达测速仪原理

雷达测速仪是通过微波来测量运动物体的速度，其工作理论是基于多普勒原理，既当微波照射到运动的物体上时，会产生一个与运动物体速度成比率的一个变化，其变化大小正比于物体运动的速度。雷达发射的微波以一个扇型的方式出去，在照射区域内的目标会对微波形成一个反射，其中依据实际测量的要求，雷达又分为两种工作模式：一种是静态工作模式，一种是动态工作模式。

静态模式：即雷达静止不动（不在运动的巡逻车内），测迎面来的汽车或同向远离的汽车。动态模式：既雷达处于运动状态（一般在运动的巡逻车内），测迎面来的汽车或同向远离的汽车，在动态情况下，测试一般又分为反向测量和同向测量，反向测量：测试的目标和巡逻车的运动方向相反，同向测量：测试的目标和巡逻车的运动方向相同。选用不同的测试状态，雷达使用不同的运算规则。雷达本身不易判别目标的运动方向。2，雷达的使用特点： 目前，雷达主要分为手持测速雷达和车载流速测算雷达。手持测速雷达主要应用于定点测量，一般，交警在超速现象较多的路段进行测量。可把雷达固定于三角架上，也可手持测量。车载测速雷达主要应用于巡逻测量或移动电子警察方面。目前，在电子移动警察上应用较多。由于电子警察的特殊要求，一般配电子警察的测速雷达要求其微波发射的波瓣尽可能小。以往的雷达测速仪，由于技术的限制，不能判别出目标的运动方向，因此，当所测区域既有同向的又有反向的车时。雷达就无法判别出所测速度到底是那一辆的。随着技术的发展，有些新型的测速雷达已可以判别出目标的运动方向，因此，大大提高了测试的可靠性和可信度。3，雷达测速仪的选择 选择雷达测速仪的时候，一定要根据自己的实际使用情况来选择想对应的型号，比如公交公司，以及工厂厂房门口测速，正常情况一下只要知道被测车辆的车速，主要是以警告为目的的话，只要选择简单的显示车速的测速仪就可以了，一般推荐型号是美国BUSHNELL VELOCITY雷达测速仪，假如要带打印速度的话，就选择再打印速度显示的雷达测速仪，还有一种就是要带照片的，那就必须选择带抓拍功能的雷达测速仪了！4，雷达测速仪的应用 流量测算仪主要应用在工矿，企业门口，企业主要干道，公路限速路段，公交公司门口和不定路段的速度监测等等。

总之，在选择测速仪的时候，一定要首先明确自己用雷达测速仪来做什么，这样才能选择自己合适的雷达测速仪。

文章参考：http://

2.激光测速的原理及应用 篇二

安钢150t转炉-炉卷轧机工程,是一条转炉炼钢—精炼—连铸—炉卷轧机四位一体的大型连铸连轧现代化生产线。

滚切式横剪是炉卷轧线精整区关键设备之一,原设计采用测量轮实现定尺剪切。测量轮和钢板之间摩擦力影响导致测量误差较大,无法满足用户需求且降低了成材率,而且板型不好经常撞坏测量轮导致无法正常使用。采用人工划线的方法虽然可行,但板子温度高且每块都需划线,一方面增加了工人劳动强度,同时大大影响了生产节奏,直接影响整条生产线的产能发挥。为此,2008年安钢采用了德国Polytec公司生产的激光测速/测长仪对横剪定尺系统进行改造,并顺利实现了钢板长度的自动测量和定尺剪切,提高了测量精度和剪切控制水平,为钢铁企业在板材生产中充分挖掘机组潜能,进一步提高成材率提供了有效的技术手段。

1 系统组成

1.1 软件

优化剪切应用系统软件1套;WINDOWS 2000操作系统;数据库的设计采用SQL Server 2000,具有丰富的图形化管理工具,动态自动管理和优化功能;编程软件采用Visual C++.NET;“测长仪服务器端程序”安装软件,运行该程序,即可进入测长仪的主界面。

1.2 硬件

德国P O L Y T E C激光测速仪2套,包括激光测速仪LSV-065-J014 2套、主数据处理器LSV-E-300 2套、专用电缆1根20m;水冷却及吹扫装置1套;三维安装支架2套;激光式金属检测器2套;测速仪机柜1台;工业计算机1台。定尺系统硬件组成见图1。

2 主要设备功能

2.1 激光测速仪

激光测速仪主要由LSV-E-300信号处理器和非接触的LSV-065激光测速光学传感器头组成。激光器产生的激光束在移动的钢板表面形成高质量的光斑,使用已被证明的多普勒技术来实现工业生产环境下的非接触式移动物体表面速度的

精确测量,然后通过激光测长数据处理器LSV-300对钢板移动速度进行积分运算,得出被测钢板的长度值。测速仪安装如图2所示。

2.2 激光式金属探测器

金属探测器用于精确探测钢板头尾部的位置。首先测出剪刃、激光测速仪和激光金属探测器相互之间的安装距离,当激光式金属探测器检测到钢板时,及时给剪切系统反馈信号,实现剪切区域内钢板头尾速度和位置的可靠跟踪和修正,检测精度为±2 m m。

3 系统控制原理

横剪定尺剪切系统采用Polytec公司产品激光测速仪进行钢板长度的测量。在横剪机入口和出口处各安装一台激光测速仪,分别满足钢板头部剪切和尾部剪切的需要。剪切控制系统可以根据2台激光测速仪的测量数据给系统提供精确的长度数据,最终实现钢板尾部、头部以及定尺剪切的控制。系统结构见图3。

钢板的跟踪系统由安装在横剪机前后的2台激光测速/测长仪和2台激光金属检测器组成。测速仪和激光金属探测器的信号直接送至用户的飞剪控制系统。机前的激光测速仪和金属检测器完成钢板头部的测量和剪切控制,机后激光测速仪和金属检测器完成钢板尾部的测量和控制。当钢板头部通过机前金属探测器时,使用机前测速仪的速度信号确定剪切线位置,即时修正并跟踪剪切线的运动,当剪切线通过剪切起始点时横剪控制系统动作,完成头部剪切。若剩最后一块子板时,切换到机后测速仪和激光金属探测器的信号适时跟踪,当钢板头部通过机后金属探测器时,系统将使用机后测速仪的速度来跟踪尾部并修正,当剪切线通过剪切启动位置时,由横剪控制系统进行尾部剪切。

4 关键技术

横剪定尺剪切的关键技术是“抗干扰能力”和“剪切精度”。该系统采用了“L S V-0 6 5型多普勒激光测量仪”、“LSV-E-300信号处理器”和激光金属探测器共同组成钢板剪切跟踪系统,能够及时修正并跟踪锁定剪切线,完全能够满足生产工艺要求,关键技术指标也处于领先水平。

4.1 激光测速用LSV-065型光学传感器

该仪器采用红色可见激光,有效消除了红钢自身红外光线产生的背景噪声。在传感器内部,由半导体激光器中发出的激光束被B r a g g单元(声光调节器)分割为2束(Bragg单元不仅分割光束,而且将一个40MHz的频率偏移引入其中一条光束中),2条光束在移动的钢板表面相交成角度φ,同时形成相等间隔模式的明线和暗线,产生光干涉现象,形成多普勒效应。干涉条纹的移动速度与物体通过2束激光交点的速度成正比,大多数使用的装置并不含参考光,而是将2束等强度的光聚焦并相交在测量点处。通过接收光谱,记录干涉条纹的移动速度,就可以精确地确定钢板的移动速度,激光测速原理见图4。

图4中,条纹间隔Δs=λ/2sinφ,它是一个系统常数,取决于激光的波长λ和2条激光束的夹角2φ。因条纹间距在配置L S V控制器时存储到闪存中作为标准因数,因此它是一个计算测量值的基准,如果传感器头更换时,必须通过L S V软件重新设置新的条纹间距。多普勒原理指出,速度能来自于频率变化或多普勒作用,公式:fD=VP/Δs,其中,fD为多普勒频率;VP为被测物的速度。所以处理器简单地测量从传感器接收到的信号频率,就能确定移动物体的速度。

由于干涉条纹的间隔只依赖于激光束的相交角度φ和被固定的二极管激光器的波长λ,所以测量精度不会受到环境的影响,现场物体的抖动、跳动也不会对检测精度造成影响。

激光测速仪运行在外差法的模式,即一条激光束被移动一个4 0 M H z的偏移量。因此条纹对应的速度移位到偏移频率fB。这样可以检测到物体的运动方向并且从速度为零开始测量。频率偏移(在此为4 0 M H z)尤其重要,因为它充当了散射光的一个F M(频率调整)载体。40MHz载体容许LS V测量速度的+、-,和绝对0速度(LSV-6200控制器识别当探测到的信号正好与40MHz相等时,表面就是停止的)。

4.2 LSV-E-300信号处理器

从传感器头出来的多普勒信号拥有与被测物体的速度相对应的频率。L S V使用高性能的数据信号处理器(D S P),通过分解F F T的方法来计算多普勒信号。在计算前,Polytec的快速脉冲探测器(FBD)电路迅速识别多普勒频率(即速度),同时立即为最适宜的测量精度调整内部的A/D。即使在测量加速表面时,多普勒频率会快速改变的情况下,甚至当材质短时间移出传感区域或者表面反射为0时,FBD仍能使LSV-300控制器在几毫秒中重新锁定表面速度,无论是数字信号还是模拟信号,它都能很容易地将信号处理整合起来,而且是完全可编程的,不仅能通过一个过程控制系统来实现,而且也可用笔记本电脑来实现,确保剪切精度满足工艺要求。

5 系统功能

(1)根据用户的要求预留通信接口,与上位机联网通信,在操作室根据生产要求直接改变定尺,进行优化定尺剪切。

(2)实时在线检测钢板长度,实时显示带钢长度值、走钢示意图、偏差值等。

(3)实时及历史长度测量画面显示、存储,钢号、班号、标准长度、实际长度、偏差及检测时间与M I S系统连接自动生成。

(4)检测信息网络输出,客户端可以实时查看,历史查询。

(5)根据需要可扩展多种输出方式。

(6)强化了系统的智能自诊断功能,因而使得测长仪的操作和维护更加容易方便,可靠性得到全面提高。

(7)运行“ABL-POLY高精度钢板测长仪服务器端”程序,即可进入测长仪的主界面。如图5所示。主界面分为5个功能区,由上到下依次为:标题区;钢板基本信息及实时数据显示区;实时钢板长度示意图绘制区;上条钢板长度示意图显示区;功能按钮区,在该区点击“参数配置”按钮会弹出“参数配置”的操作界面,点击“历史浏览”按钮会弹出历史浏览界面。

6 应用效果

激光测速仪测长技术应用于炉卷横剪定尺优化剪切系统,操作和维护简便安全,系统功能完善,性能稳定可靠,完全能满足工艺要求,在实际应用中取得了良好效果:

(1)激光测速/测长仪采用新一代自主专利的激光,结合高性能的工业计算机软硬件系统,大大提高了测长仪的测量精度和系统稳定性,提高了生产效率。

(2)测量精度高、响应快,抗干扰能力强,且不受钢板温度、材质、长度等环境影响,降低了生产成本。

(3)采用高精度激光传感器,利用多普勒原理,无论物体前进后退均可检测;可以测量正反2个方向的速度,安装简单,安全可靠。

(4)系统采用了数据处理和计算机控制等技术,功能完善、友好的人机界面,便于操作维护和控制,减少了质量异议。

(5)由于定尺测量系统与钢板没有接触,测量仪的维修率低,大大降低了系统备件费和维修费。

7 结语

安钢炉卷横剪定尺系统采用了德国产的Polytec激光测速仪,非常适用于非接触式在线物体长度的测量。同时该系统还具有兼容功能较高的接口组件,可以根据实际,选择多种独立的接口组件通过内部数据和地址总线实时地传递测量值,可以与在线的二、三级系统实现接口通信、数据共享,便于实现生产线的自动控制。该系统安装简单,维护方便,检测精度高,提高了生产效率和钢板成材率,降低了职工劳动强度和备件消耗,取得了很好的经济效益,同时具有优良的性价比,在国内同行业中处于领先地位,具有很好的推广价值。

摘要：针对横剪机组目前存在的问题,主要介绍激光多普勒测速仪的工作原理、自动定尺控制系统的组成和原理以及激光测速仪在横剪机上的成功应用。

关键词：激光多普勒测速仪,定尺系统,应用效果

参考文献

[1]沈熊.激光多普勒测速技术及应用[M].北京:清华大学出版社,2004

[2]laser surface vibrameter硬件手册,2006polytec

3.频谱校正方法在激光测速中的研究 篇三

关键词： 信号处理； 激光多普勒测速仪； 离散频谱校正； 快速傅里叶变换

中图分类号： TN 249文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2013.02.013

引言在激光多普勒测速技术[1]中，多普勒信号处理方法十分关键，目前多普勒信号处理最常见的方法是对采集的信号进行快速傅里叶变换（fast fourier transform，FFT）。然而经过长期的实践和理论分析表明：经FFT得到的离散频谱，其频率、幅值和相位存在精度低的问题。而实测多普勒信号本身又具有信号弱、噪声干扰大的特点，影响FFT结果。由此可见，直接将FFT结果的谱峰值对应的频率作为多普勒频移已经不能满足激光测速的精度需求。因此，必须考虑采用离散频谱校正的方法对FFT的结果进行校正，以达到提高激光测速精度的目的。为此，详述了三种校正方法的基本原理，并对理想正弦信号、不同信噪比的加噪正弦信号和实测多普勒信号进行频谱校正仿真研究。图1FFT结果图

Fig.1Fast Fourier transform with 128 point1离散频谱校正的方法以最简单的激光多普勒信号（正弦信号）为例，其频率为10 kHz，设采样频率为100 kHz，采集128点，对采得的序列做FFT，其FFT结果如图1所示，其峰值谱线号k为14，对应的频率为10.156 25 kHz，与分析信号的频率10 kHz存在较大误差，因此要对峰值谱线号进行校正，以精确求取分析信号的频率。设归一化的频率校正量为Δf1，则校正后的频率为：fr=（k-Δf1）fs/N（1）式中，fs为采样频率，N为采样点数。1.1比值校正法的基本原理比值校正法是利用频率归一化后的差值为1的主瓣峰顶附近的两条谱线的窗谱函数的比值，建立一个以校正频率为变量的方程，解出方程以对频率进行校正。加Hanning窗[2]时的归一化频率校正量为：

1.2能量重心校正法的基本原理能量重心校正法是基于各种窗函数的离散频谱的能量重心无穷逼近主瓣中心的特点，通过利用主瓣内功率谱值较大的几条谱线来精确求出主瓣的中心坐标。同样以Hanning[3]窗为例，根据Hanning窗的能量重心特性有：∑ni=-nGk+i （k-f10+i）=0（3）式中，f10为分析信号的归一化频率。Gi为功率谱第k条谱线幅值，Gk为主瓣内谱线最大值，k为幅值最大值对应的谱线号。化简式（3），求得主瓣中心为：f10=∑ni=-n（k+i）Gk+i∑ni=-nGk+i ，n=∞（4）设归一化频率的校正量为Δf1，由式（4）知：Δ f1=k-f10 （5）1.3相位差校正法的基本原理相位差校正法是对原始分析信号进行两次采集，对采得的两段信号分别做傅里叶变换，然后根据对应峰值谱线的两个相位的相位差求得谱峰处的准确频率。针对多普勒信号，采取这样的方法来获得这两段信号：对分析信号采集N点，得到第一段时间序列；平移第一段信号的前N/2个点，平移N/4点后将前后N/4点置零，构造出第二段时间序列[4]。对两段序列分别加相同的窗函数进行N点的FFT变换，假设变换后其各自对应的峰值谱线号均为k，则频率校正量的校正公式为：Δf1=θk1-θk2π/2（6）式中，θk1和θk2分别为k点处对应的相位。对Δf1进行调整，使得Δf1在其取值范围（-0.5，0.5）之间，则调整后的频率校正量Δf1为：Δf1=Δf1+1（Δf1<-0.5）

Δf1-1（Δf1>0.5） （7）在实际研究中发现，由于噪声干扰等因素的影响，两段样本的峰值谱线号可能并不相同，分别为k1和k2，此时直接使用式（6）进行计算常不能得到正确结果，针对这种情况需做如下处理：假设k10时，Δf1=-Δf1；Δf1<0时无需修正；若令k=k2，Δf1<0时，Δf1=-Δf1；Δf1>0时无需修正[5]。2三种离散频谱校正方法的仿真研究

2.1三种方法对不同频率理想正弦信号的仿真研究基于激光多普勒信号的特征，使用以上三种校正方法对频率分别为100 kHz和700 kHz的理想正弦信号进行频谱校正仿真计算[6]，其中采样频率为理想正弦信号频率的10倍，采样点数为512点，所加窗函数为Hanning窗。其仿真结果如图2～图4所示。图2不同频率的理想正弦信号其频谱经比值法校正的结果

4.激光测速的原理及应用 篇四

激光多普勒测速仪是基于多普勒效应的自主速度测量仪器，具有非接触测量、实时性好、精度高、系统结构简单等特点，被广泛应用于航空航天、流体力学、空间动力学、医疗检测仪器等方面[1,2,3,4]。

随着工程应用对测速性能要求的不断提高，对激光多普勒测速系统可见度提出了更高的要求。然而基于相干探测的激光多普勒测速系统存在偏振衰落现象降低干涉信号强度，从而使系统的可见度大大降低。因此，设计有效的消偏振衰落方案对提高激光多普勒测速系统的性能至关重要。文献[5,6]提出了通过偏振控制器调整输入光偏振态，以获得最优并稳定可见度的技术，但它不满足LDV对偏振态的实时性要求；文献[7]通过在Michelson光纤干涉仪上加两个法拉第旋转镜来提高输出条纹可见度，验证了旋转角度在45°附近时，消偏振衰落效果最佳，但它不适用于Mach-Zehnder干涉仪；文献[8]提出结合偏振分集接收技术和基于反正切计算的相位生成载波解调技术消除干涉型光纤传感器的偏振衰落问题，但其解调算法复杂，不便于LDV工程应用；文献[9]给出了偏振分集器的工作原理，理论分析并验证了夹角90°的两态偏振分集器可有效消除偏振衰落现象，然而上述文献并未提出适用于激光多普勒测速系统的消偏振衰落方案。

本文对激光多普勒测速系统的消偏振衰落方案进行了研究，利用激光多普勒测速系统的工作原理分析了偏振衰落的来源，建立了偏振态的两个参量与信号可见度之间的数学模型，数值模拟研究了偏振衰落对系统可见度的影响，并对基于三态分集接收的消偏振衰落方案进行了理论分析和实验验证。

1 偏振衰落产生的机理

偏振衰落（Polarization Induced Fading,PIF）是一种光在相干探测系统中传输时其偏振态随机变化，从而导致输出信号强度减小，干涉条纹可见度下降的现象。

基于相干探测的激光多普勒测速系统原理框图如图1所示。窄线宽激光器产生单频线偏振激光，该输入光经耦合器1分为信号光和本振光，与耦合器2共同组成Mach-Zehnder干涉仪。信号光经环形器和准直器输出，打到移动目标后产生多普勒频移并返回，准直器接收返回信号光；本振光由耦合器2输出。光电探测器探测返回信号光和本振光产生的拍频信号，利用数据采集卡对输出电压信号进行采集，通过频率提取算法提取出多普勒频移值，经过运算即可求出目标的移动速度。

相干探测激光多普勒测速系统中只有当两束相干光的偏振态方向一致时，干涉效果最佳，偏振态方向正交则不发生干涉。但是一方面由于该系统采用普通单模光纤，光纤截面几何形状的畸变、光纤内部残余应力、环境温度、光纤弯曲等都会使单模光纤产生双折射效应，使得光纤中偏振态随机变化；另一方面，激光多普勒测速系统探测的目标为粗糙表面，信号光照射到表面时，因为表面材质、粗糙度、入射角及多重散射的影响，使得返回信号光的偏振态随机变化。

2 偏振衰落的影响

由于激光多普勒测速系统中光的偏振态是任意的，可以假设信号臂和参考臂的电场矢量是方位角和椭率角为θs,εs和θr,εr的椭圆偏振态，其琼斯矢量为：

式中：Es和Er分别为的振幅，ϕs和ϕr分别为信号光和参考光的相位。

光电探测器输出的电信号可以表示为：

式中：a=cos(θs-θr)cos(εs-εr);b=sin(θs-θr)sin(εs+εr)；附加相位差δ=arctan(b a)。

为了定量表示两光束干涉时出现的部分相干或者不相干的情形，Michelson最早用可见度描述干涉条纹的优劣，它的定义[10]为。激光多普勒测速系统输出信号的可见度为：

式（3）表明，可见度V取决于信号光和参考光的方位角θ和椭率角ε，其值为零时，表示干涉信号将彻底消失，有三种状态可使cos(θs-θr)cos(εs-εr)和sin(θs-θr)sin(εs+εr)同时为零，如表1所示。而其他状态时，可见度V在0～1之间，所要检测的信号幅值随两光束偏振态而变化，虽然能检测到干涉现象，但是信号不稳定，影响测量结果。

假定信号光和参考光都为线偏振光（εs=εr=0°），则V=|cos(θs-θr)|。可见度V取决于参数θs和θr，假设θs和θr在上随机分布，可以得到系统的可见度分布，如图2所示。

由图2可知，系统可见度随机的分布在0～1之间，可接近于零，偏振衰落会大大降低系统的探测性能，例如，可见度小于0.30的概率是0.42，可见度大于0.70的概率只有0.19，因此有必要研究消偏振衰落方案。

3 偏振分集接收技术

3.1 基本原理

偏振分集接收（Polarization Diversity Receiver,PDR）通过在接收端采用不同夹角的检偏器对信号进行检偏以消除被检信号的偏振衰落问题。采用三态PDR的激光多普勒测速系统原理框图如图3所示。

耦合器2输出的信号光和本振光经互成60°夹角的三个检偏器分成三路信号，分别由三个光电探测器接收。光电探测器探测返回信号光和本振光产生的拍频信号，利用数据采集卡对三个输出电压信号进行采集，这样总能从其中一个拾取到可见度不为零的一个信号，完全消除偏振衰落现象。

3.2 模型及仿真

如果信号光和参考光通过一个与慢轴成θ角的偏振器，输出信号光强度则表示为:

式中：ϕ=ϕs-ϕr是两束光的相位差，φ=arctan(bθaθ)，且

则探测器接收信号的可见度为：

假定信号光和参考光都为线偏振光（εs=εr=0°），则：

从式（6）可以看出，可见度随参数θs，θr及θ变化，变化范围是0到1。对于采用三态PDR的激光多普勒测速系统，可得到θ分别为0，π3和2π3的三个信号。令θs和θr分别在上随机分布，得到三路信号的可见度分布图如图4所示。

如图4(a）所示，由于偏振衰落，可见度会衰减至0，但是对于一个固定的θs或θr，三个探测器的可见度不会同时接近于0，图4(b）表示的更清晰。选择三路信号中可见度最大的一路作为系统的输出信号，则系统的可见度分布如图5所示。

由图5可知，采用三态PDR系统的最小可见度是0.38，偏振衰落现象完全消失，该方案大幅度提高了系统的可见度，可改善系统探测性能。

4 实验验证

为了验证以上的分析，在实验室条件下搭建系统进行了测试，系统主要参数如表2所示。

利用天瑞中海公司的PMC100步进电机作为测试目标，凌华科技的PCI-9846高速数字仪作为信号采集模块，测试系统的可见度，实验结果如图6所示。

采用三态偏振分集接收的消偏振衰落方案对系统进行优化，测试系统可见度如图7所示。

对比图6和图7可以看出，存在偏振衰落的测速系统输出信号可见度可接近于零；消偏振衰落之后系统输出信号可见度最小值为0.32，表明三态PDR可有效消除系统的偏振衰落现象。考虑到测试是在较为理想的实验室情况下进行，若进行外场实验，可见度值必定还会降低，所以该消偏振衰落方案是必要且可行的。

5 结语

文中对激光多普勒测速系统的偏振衰落产生机理进行了理论分析，建立了系统可见度与偏振态的两个参量数学模型，定量分析偏振衰落对系统可见度的影响，进而对系统的偏振分集接收消偏振衰落方案进行了研究。通过实验验证采用三态偏振分集接收的消偏振衰落方案能够避免传输光偏振态变化导致干涉信号完全衰落的现象，系统可见度明显提高。因此，在激光多普勒测速系统中采用三态PDR消除偏振信号衰落方案是可行且有效的，适合于实验室研究和工程应用。

参考文献

[1]SUI Xiao-lin,ZHOU Shou-huan,CHEN Nian-jiang,et al.All fiber coherent doppler lidar for space craft safe landing[C]//International Conerence on Optoelectronics and Microelectronics(ICOM).[S.l.]:[s.n.],2012:198-202.

[2]张小跃,林志立,张春熹.基于激光测速仪的高精度定位定向技术[J].强激光与粒子束,2014,26(3):66-70.

[3]范哲,张春熹,欧攀,等.车载三波束多普勒激光雷达波束配置研究[J].中国激光,2014,41(2):309-314.

[4]ZHU Xiao-peng,LIU Ji-qiao,BI De-cang,et al.Development of an all-solid coherent Doppler wind lidar[J].Chinese Optics Letter,2012,128(3):1-3.

[5]KERSEY A D,MARRONE M J,DANDRIDGE A,et al.Optimization and stabilization of visibility in iinterferometric fiberoptic sensors using input-polarization control[J].Journal of Lightwave Technology,1988,6(10):1599-1609.

[6]WANG Dong-bing,ZHOU Jin-feng.Research on polarization control in the long distance fiber-optic sensing[J].Fiber Optic Sensors and Optical Coherence Tomography,2013,8914:1-8.

[7]齐龙舟,肖浩,李芳,等.光纤激光水听器消偏振衰落技术研究[J].传感器与微系统,2008,27(7):21-23.

[8]荆振国,殷锴,张敏,等.干涉型光纤传感器的消偏振衰落技术研究[J].光子学报,2009,38(8):2024-2028.