集，并反向傳輸至光纖環(huán)形器，通過光纖環(huán)形器后進(jìn)入裝置的后端光路，構(gòu)成攜帶有待測目標(biāo)速度信息的信號光；參考光激光器輸出與探測光具有一定波長差異的光信號，被可調(diào)衰減器將功率調(diào)整為200mW?500mW，再通過1x2光纖分束器進(jìn)入裝置的后端光路，形成第一束參考光，由于與探測光具有一定的波長差異，從而可作為光學(xué)外差PDV測速技術(shù)的參考光；注入光纖測速探頭的探測光，受其內(nèi)部反射器件的作用，小部分光功率(200mW?500mW)返回至光纖環(huán)形器，并通過光纖環(huán)形器進(jìn)入裝置的后端光路，形成第二束參考光，由于與探測光的波長相同，從而可作為常規(guī)PDV測速技術(shù)的參考光；兩束參考光由于來源不同，與探測光的波長差異不同，第一束參考光與信號光在后端光路中產(chǎn)生光學(xué)外差PDV測速技術(shù)所需的干涉，第二束參考光與信號光在后端光路中產(chǎn)生常規(guī)PDV測速技術(shù)所需的干涉，從而干涉光便同時(shí)包含了光學(xué)外差PDV測速技術(shù)和常規(guī)PDV測速技術(shù)對待測目標(biāo)進(jìn)行檢測后獲取到的速度信息；干涉光被光電探測器轉(zhuǎn)換為電壓信號，再接入示波器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最后通過一定的算法，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，即可得到待測運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被兩種測速技術(shù)分別測量到的速度變化歷史，即各自的n-t曲線。
[0028]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明所述裝置測量到的速度信號如圖7所示(實(shí)際爆轟實(shí)驗(yàn)中獲取到的真實(shí)信號)。從圖7中可看出，本發(fā)明的裝置，利用單個(gè)探頭，在單發(fā)實(shí)驗(yàn)中測量到的速度信號有兩條，其中一條(坐標(biāo)區(qū)域下部，無基線)為圖3所示常規(guī)PDV技術(shù)所測量到的速度信號，另一條(坐標(biāo)區(qū)域上部，有基線)為圖5所示光學(xué)外差PDV技術(shù)所測量到的速度信號。上述技術(shù)方案僅使用單個(gè)光纖測速探頭，且只有單個(gè)光路結(jié)構(gòu)(與圖3和圖5兩個(gè)可實(shí)現(xiàn)幅度復(fù)測的結(jié)構(gòu)相比，僅有一個(gè)光電探測器和一個(gè)示波器通道)，可見利用單個(gè)測速探頭和單套光路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所述裝置即可對一個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行兩種測速技術(shù)同步復(fù)測。
[0029]在上述技術(shù)方案中，所述光纖測速探頭為定制產(chǎn)品，并非是常規(guī)PDV技術(shù)通常采用結(jié)構(gòu)(可以幅度復(fù)測，如圖2所示)和光學(xué)外差PDV技術(shù)通常采用結(jié)構(gòu)(可以幅度復(fù)測，如圖4所示)所使用的探頭產(chǎn)品，如前所述，兩種技術(shù)通常采用的探頭產(chǎn)品，內(nèi)部沒有造成反射的薄膜，也沒有造成回波損耗的其他器件，其殘存的反射率(或回波損耗)指標(biāo)為使返回至光纖環(huán)形器的光信號功率低于lmW。此外，所述光纖測速探頭也并非是常規(guī)PDV技術(shù)基本結(jié)構(gòu)(無法幅度復(fù)測，僅有一路信號，如圖1所示)所使用的探頭產(chǎn)品，如前所述，圖1所用探頭產(chǎn)品對注入探頭的光功率進(jìn)行小部分反射，反射率(或回波損耗)指標(biāo)為可以使返回至光纖環(huán)形器2的光信號功率在500mW?ImW范圍內(nèi)。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所用光纖測速探頭內(nèi)部光纖的端面上鍍有具備特定反射率的薄膜，信號光激光器注入光纖測速探頭的探測光，受薄膜的作用，會(huì)有小部分光功率返回至光纖環(huán)形器，且薄膜反射率大小的確定方法為，該指標(biāo)使返回至光纖環(huán)形器的光信號功率限制在200mW?500mW范圍內(nèi)，所述具備特定反射率的薄膜，也可以通過其他方法實(shí)現(xiàn)，如光纖測速探頭本身具備特定的回波損耗，且回波損耗的大小等于所述薄膜的反射率，從而同樣可以使返回至光纖環(huán)形器的光信號功率在200mff?500mW范圍內(nèi)，由于技術(shù)成熟，兩種方法均容易實(shí)現(xiàn)該指標(biāo)。
[0030]在上述技術(shù)方案中，所述光纖測速探頭使返回至光纖環(huán)形器的光信號功率限制在200mW?500mW范圍內(nèi)，而并非是圖1、圖2和圖4所示常規(guī)PDV和光學(xué)外差PDV在各自單獨(dú)使用時(shí)通常設(shè)置的500mW?lmW，其原因是，常規(guī)PDV和光學(xué)外差PDV在各自單獨(dú)使用時(shí)，光電探測器接收到的參考光僅僅為某一種技術(shù)的參考光，為了達(dá)到較好的干涉條件以增強(qiáng)干涉效果，同時(shí)使參考光(功率較高)和信號光(功率較弱)合束后的干涉光功率在光電探測器的線性區(qū)間(數(shù)百微瓦時(shí)光電探測器的工作性能可以達(dá)到最佳，但不能超出其飽和值，該值一般在ImW左右)，參考光通常通過可調(diào)衰減器設(shè)置為500mW?lmW。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述光纖測速探頭使返回至光纖環(huán)形器的光信號功率在200mW?500mW范圍內(nèi)，構(gòu)成常規(guī)I3DV的參考光，參考光激光器通過可調(diào)衰減器將其輸出功率也調(diào)整為200mW?500mW，構(gòu)成光學(xué)外差F1DV的參考光，光電探測器接收到的參考光為兩種技術(shù)的參考光之和，為避免光電探測器飽和，兩種技術(shù)的參考光功率均需小于500mW (光電探測器5功率飽和值的1/2)
本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于包括信號光激光器、參考激光器、光纖環(huán)形器、光纖測速探頭、1x2光纖分束器、光電探測器和示波器；所述信號光激光器的輸出端經(jīng)過光纖環(huán)形器連接到光纖測速探頭；所述參考激光器的輸出端經(jīng)過衰減器后與光纖環(huán)形器分別連接到1x2光纖分束器的2路輸入，1x2光纖分束器的I路輸出依次連接光電探測器和示波器； 所述裝置的完整光路為:所述信號光激光器輸出足夠功率的探測光，通過所述光纖環(huán)形器注入所述光纖測速探頭，并從所述光纖測速探頭照射到待測的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上，探測光在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)上發(fā)生反射，反射光被探頭收集，并反向傳輸至光纖環(huán)形器，再通過光纖環(huán)形器進(jìn)入1x2光纖分束器的輸入，形成攜帶有待測目標(biāo)速度信息的信號光； 所述參考激光器輸出與探測光具有一定波長差異的光信號，進(jìn)入所述1x2光纖分束器，形成第一束參考光，并與信號光產(chǎn)生光學(xué)外差PDV測速技術(shù)所需的干涉； 注入光纖測速探頭的探測光，受光纖測速探頭內(nèi)部反射器件的作用，部分光功率返回至所述光纖環(huán)形器，并通過所述光纖環(huán)形器進(jìn)入1x2光纖分束器，形成第二束參考光，同時(shí)與信號光產(chǎn)生常規(guī)PDV測速技術(shù)所需的干涉； 所述光電探測器對1x2光纖分束器輸出的一路干涉光進(jìn)行探測并通過示波器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于所述兩種光的干涉信息均被包含在1x2光纖分束器輸出一路干涉光里。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于所述裝置僅使用一個(gè)光纖測速探頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于所述光纖測速探頭內(nèi)部光纖的端面上鍍有具備反射率的薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于探測光在受到薄膜反射后回到光纖環(huán)形器的第二束參考光功率在200mW?500mW范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于所述參考激光器的激光通過衰減器衰減后形成的第一束參考光的功率在200mW?500mW范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，其特征在于所述信號光激光器發(fā)射的激光與參考激光器發(fā)射的激光波長不相同。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用單探頭單光路實(shí)現(xiàn)兩種測速技術(shù)對一個(gè)測點(diǎn)同時(shí)復(fù)測的裝置，包括信號光激光器、參考光激光器、光纖環(huán)形器、光纖測速探頭、光纖分束器、光電探測器和示波器；本發(fā)明解決了目前國內(nèi)外的激光測速技術(shù)難以利用單個(gè)測速探頭和單套光路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對一個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行兩種測速技術(shù)同步復(fù)測的問題，滿足了沖擊波和爆轟物理、炸藥研究、強(qiáng)激光等眾多領(lǐng)域?qū)y速技術(shù)提出的在單發(fā)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多種技術(shù)復(fù)測的要求。
【IPC分類】G01P3-36
【公開號】CN104764898
【申請?zhí)枴緾N201510195008
【發(fā)明人】李建中, 雷江波, 劉俊, 田建華, 劉壽先
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月23日