半导体激光多普勒测速装置_赵建新

以 采 集更 多 的 漫 反 射 光
,
。
又 有效 地 抑 制 了 噪
。
木 系统 还可应 用
声 落
,
,
从 而 可 得 到 实 时 速 度信 息
为 防 止信 号脱
于 前 向接受 工 作 方 式
、
使 适 用 范 围 扩 大到 液
我 们采 用 的 测 量 斑较 长
。
,
且 电 路 中 有 脱落
体 气 体速 度 的 测 量 随 着 半 导 体激 光 器 的 不 断 发展 完 替
半导
,
的 信 号是 一 较 理 想 的 多普 勒 信号
以 上说 明了
体激 光 器 的 体积 很 小
器 梭 面 的 方 向入 射
.
,
激 光 束 可 沿 垂直 于 分 束
。
采 用 半 导 体激 光 器 的 多 普勒 测速 技 术 已完全 能
达 到实 用 的 要 求
。
,
不 仅 使光 学 元 件简 单 化
而 且 大大 缩 小 了 仪 器 所 占 用 的 空 间
以 光 电倍 增 管 作 为 光 电 接 收 器
、
均存 在 体
,
积较大
价格 较 高 的 缺 点
,
。
我 们 采 用 半 导 体激
田 1
1
.
光 器 为光 源
并配 以
P IN
管 作 为 光 电接 收器
。
半 导 体激光 多普勒 测 速装 置
从 而 大大 缩 小 了 测 速 仪 的 体 积
半 导 体 激光 器
76 8
,
)
,
341
24 34
,
( 19 8 9
。
(a ) 显示
本 装置 采 用 了 长 侧 量 斑 后
使得 到
〔 2 〕 孙 渝生 〔 s 〕 孙 渝生
四 川激 光
3
8
,
( 19 52 )
《
中 国 激光
,
,
( 197 9 )
, , ,
发 出的 光 束 经 准 直 镜 组
准直 后
,
由 分 束器
5
号 强 度 的 条件 下
的 发 散角 小 于
。
.
应 尽 可 能 选 用 小功 率 的 激 光
,
分成 两 能 量 相 等 的 平行 光 束
经 透镜
4
聚焦 于
,
并 要 通 过 特 殊的 光 学 准直 系 统使 垂 直 方 向
1 4 m
号光 ( 即 噪 声 ) 大 量 存 在
的 光 闻是 必 不 可 少 的
。
光 阑 针孔 的大 小 由测 量
l
r n 幻。
斑 的 大小 决定
.
。
我们 采 用 中 0
的光 阑
。
5
,
光 电接 收 器
,
采 用 光 电 倍 增 管 灵敏 度
。
虽 高 但信 号 中 常 伴有一 些 不 应 有 的 随 机 噪 声
月
21
日收 稿
一
75
一
控 制 激光 器 的 工 作 电 流 来补 偿 所 产 生 的误 差
.
。
的 测 量 信号 基 本 连 续
,
,
大大 减小 了 实 际 测 量 中
,
2
分束 器
选 用 柯 斯 特 棱镜 作 为 分 束 器
。
振 动 的 影响
,
从图 2 ( b ) 可看 出
本 装置 获 得
。
以 达 到 等 光程 和 光 束间 距 离 可 调 的 目 的
收 集 透镜
。
表面 镀 有增 透膜
4
.
以 防镜 面 的 反 射 光 影 响 半导
体 激光 器 的 输 出 及 对 信 号 产 生 过 多的 噪 声
滤 波光 阑
由于 采 用 后 向 散 射 的 工 作
,
方式
,
随着 漫 反射 光 信 号 一 起 进入 透 镜 的 非 信
因 而 起 空 间滤 波 作 用
.
就 会使 其 信 噪 比 优 于
(b )
半 导 体激光多 普勒 信 号
光 电倍 增 管
.
。
6
信 号处 理
、
多普 勒 信 号 是 一 不 连 续
,
半导 体激 光 多普 勒 测 速 技术 可 适 用 于 各种
固 体表 面
,
的
、
变频
变 幅的 随 机 信 号
信 噪 比较 低
,
故
, ,
如 金属
、
纸张
、
布 匹 等表 面 速 度 的
d io d e
.
Ia
s e r一D o
P P le
r 一 v e lo e
im
e
te
r
多普 勒 测 速 技 术 由于 具 有 高 的 空 间 和 时 间
分 辨率 用
器
。 、
不 接触 被 测 物 体 等 优 点
,
,
因而 发 展 迅
速 并形 成 了 完善 的 理 论 系 统
,
得 到 了广 泛 的应
,
但 以 往 的 多普 勒 测 速 仪 大 多 使 用 气 体 激 光
第
12
卷
第 月
2
期
A P P LI E D
激
L A SER
光
V
o
l
.
12
,
N
o
.
19 92 年 4
A Pr i l 1 9 9 2
半 导 体激 光 多 普 勒测 速 装 置
赵建 新
抓耍
孙渝生
,
、
范丽 娟
2 0 023
( 上 海市 激光 技 术研 究所
) 3
,
介 绍 了 采用 半 导 休激 光 器 为光 源
,
接 收 到 的 信号 首先 要 经 放大 再 进 行带 通 滤 波 然 后 由频 率 跟 踪 器 进 行 处 理 我 们 采 用 两 级 制
即 充分 放 大 了 有 用 的信号
,
。
,
精确 测 量 镜
,
。
表 面 反 射 性 很 差 的 固 体表 面
。
激光
能 量 应 作 相 应 的 提 高 或 调 换 短 焦 距 的 收 集透
I P
N
管 体积 小
信 号处 理 简 单
, ,
,
工作 电 压 只 需
,
低 压直 流 电源
,
且 频带 宽 暗 电 流 很 小 可 在 极
这 对 于 接 收 半 导 体 激 光的后
。
弱 的 光照 下 使 用
向散 射 光的 系 统特 别 适 用 要 选择 合 适 的 工 作 阻 抗
,
使用
PIN
管
,
只
田 2
,
透镜
,
5
收 集部
N
半导 体激 光 器 巳 能 很 好 地 满 足 使 用 要 求
差 引 起 的 波 长误 差 超 过 使 用 要 求 时
1 99 1
,
当温
并 由透 镜
。
4
聚 焦 于 接 收器 件 P I
可 由 电路
管
8
上
,
获得 的 信 号 经 电路 处 理
即可 算 出物
年
10
体 表面 的 运 动 速 度
r
被 测工 件
,
6
的 表面 上
。
透镜
,
边缘 上 有 两 对 称
,
d a
水 平 面 方 向小 于
。
.
0
4
,
圃 孔 使 光 不 受 阻 挡 地 穿 过 由 于 多普 勒 效 应
ma r d 在 一般 的 测 量 距 离 及 温 度 变 化 的 情 况 下
运 动 工件 使 光 产 生 一 定 的 频 移
分 漫 反射 光
3
透 镜 系统
, ,
为 使 收 集 到 的 散 射光 信 号
口 径 的 收 集 透镜
4 7 0 刃。 刃。
,
。
尽 可 能地 强
帅6 0
刃
我 们采 用 了 大
助口)
焦距为
,
聚 焦 透镜 的 口 径
两 透 镜 间 距应
。
为 今8 5
尽 可能 地小
~
8 焦 距为 1
,
,
0 m m
以 缩小 仪 器 占用 空 间
,
保 护 电路
半 导 休 激光 多普 勒 测 速技 术 有 着广
。
阔的 发 展 前 景
城 脸结 . 及 讨 论
对 一 由交 流 伺服 电机 带 动 的 转盘 表 面 进行 了测 试
。
今
。
考 文
,
欲
,
图
,
2
是 我 们 获得 的 信 号的 照 片
,
图2
〔 i 〕 D
.
Do Ph
, ,
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