全光纤干涉测速数据处理技术研究

摘要

全光纤干涉测速仪是一种基于多普勒效应原理的以激光为信号载体、以光纤为传输介质，非接触地测量任意漫反射面速度的干涉仪。该系统可用来测试在冲击波作用下各种材料样品的自由面速度或内部粒子速度随时间变化的过程。由于它是一种直接测量速度一时间变化过程的技术，并且速度时间分辨本领高、测试动态范围大，灵敏度高，抗干扰能力强，所以逐渐发展成为冲击波物理和爆轰物理研究领域内的主要测试技术，在测速领域中具有重要的应用价值。 本文对全光纤干涉测速系统进行了理论分析、关键技术研究、速度解算方法仿真、实验系统方案设计，并对该系统进行了速度标定。首先概述了全光纤干涉测速系统的测速原理和技术发展，对几种主要的光学速度干涉仪的工作原理和特点作描述和比较。从经典的光干涉理论和多普勒效应两方面对全光纤干涉测速系统的工作原理进行了详细的理论分析。结合系统的整体设计方案，研究了高精度的数据处理算法，对其中的处理环节进行了深入研究和模拟仿真。搭建了全光纤干涉测速实验系统，测试了霍普金森杆和高速目标运动的速度曲线，得到合理的结果。最后，对全光纤干涉测速系统进行速度标定工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1论文的研究背景及意义

1.2国内外干涉测速技术研究现状

1.3论文的主要研究工作

2 干涉测速技术原理

2.1多普勒效应

2.1.1光学多普勒效应

2.1.2光波混频技术

2.2光纤干涉测速工作原理

2.2.1系统原理结构

2.2.2干涉测速的基本方程

2.3全光纤干涉测速系统

2.3.1系统结构

2.3.2系统参数要求

3 全光纤干涉测速系统数据处理技术

3.1数据预处理

3.2数据解算方法

3.2.1两通道数据求解速度

3.2.2三通道数据求解速度

3.2.3两种数据处理方法的对比分析

3.3系统采用的数据解算方法

4 全光纤速度干涉测速系统的仿真及实验

4.1数据仿真分析

4.1.1速度变化仿真程序

4.1.2数据解算过程

4.1.3处理结果与分析

4.2霍普金森撞击杆实验

4.2.1试验设备布局

4.2.2试验结果与分析

4.3高速目标实验

4.3.1实验环境

4.3.2试验结果与分析

5 系统标定和精度分析

5.1系统标定

5.2精度分析

6 全文总结

致谢

参考文献