激光相干探測技術自上世紀70年代出現(xiàn)后,因其具有高精度、非接觸以及抗干擾等優(yōu)點,同時較直接探測具有更好的靈敏度和信噪比,因而廣泛用于微弱振動信號的檢測,主要包括表面粗糙度測量、MEMS檢測、偽裝目標識別、激光語音偵聽等領域。激光相干探測信號處理技術也經(jīng)歷了從傳統(tǒng)模擬解調(diào)方式到數(shù)字解調(diào)方式的轉(zhuǎn)變。由于國內(nèi)在相干探測作用距離、探測精度方面仍處于落后狀態(tài),信號處理技術方面也存在較大進步空間。因此,開展激光相干測振信號處理技術方面的研究具有重要意義。為實現(xiàn)激光相干探測系統(tǒng)對微振動信號的高精度實時測量,本文在充分調(diào)研相關研究內(nèi)容的基礎上,通過理論分析、數(shù)值仿真以及實驗研究相結合的方式對激光相干測振信號處理技術展開了深入研究。當目標物為對單頻振動目標時,基于模擬解調(diào)的激光相干探測系統(tǒng)實現(xiàn)了探測距離為35米、最小可探測位移為100nm的精度;基于數(shù)字解調(diào)的激光相干探測系統(tǒng)在100米探測距離下實現(xiàn)了最小可分辨位移為8nm的探測精度,并實現(xiàn)了復雜語音振動信號的實時輸出。文章的主要研究內(nèi)容如下:（1）系統(tǒng)地介紹了激光相干探測基本理論、PGC解調(diào)技術以及激光線寬理論,對比分析了理想環(huán)境下和噪聲環(huán)境下微分交叉... 

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 相關領域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 激光相干測振技術的應用
        1.2.2 激光相干測振信號處理技術研究進展
    1.3 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第2章 相干探測理論基礎
    2.1 激光相干基本理論
        2.1.1 激光多普勒技術
        2.1.2 光學探測方式
    2.2 相位生成載波技術
        2.2.1 微分交叉相乘算法
        2.2.2 反正切算法
        2.2.3 兩種算法的數(shù)值仿真及對比分析
    2.3 激光線寬對光電流功率譜的影響
        2.3.1 激光線寬基本理論
        2.3.2 數(shù)值仿真
    2.4 相干探測系統(tǒng)最小可探測位移影響因素
        2.4.1 聲光調(diào)制器
        2.4.2 目標物表面粗糙度
    2.5 相干探測系統(tǒng)最小可探測位移模型
    2.6 本章小結
第3章 模擬解調(diào)信號處理技術
    3.1 模擬解調(diào)實現(xiàn)方案
    3.2 模擬正交解調(diào)信號處理電路
        3.2.1 正交信號的產(chǎn)生
        3.2.2 電壓控制增益模塊
        3.2.3 模擬濾波器設計
        3.2.4 電源模塊
        3.2.5 模擬解調(diào)電路PCB板
    3.3 本振信號虛假抑制比
    3.4 本章小結
第4章 數(shù)字解調(diào)信號處理技術
    4.1 數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)概述
        4.1.1 數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)的AD采樣過程
        4.1.2 正交變換原理
    4.2 正交混頻低通濾波法
    4.3 數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)仿真
        4.3.1 數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)方案
        4.3.2 數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)Simulink模型
        4.3.3 Simulink仿真分析
    4.4 數(shù)字解調(diào)算法及電路
        4.4.1 CORDIC解調(diào)算法
        4.4.2 中頻載波的頻率鎖定
        4.4.3 數(shù)字解調(diào)電路
    4.5 本章小結
第5章 激光相干微振動測量實驗
    5.1 激光相干微振動測量實驗裝置
        5.1.1 目標物的選取
        5.1.2 模擬解調(diào)方式
        5.1.3 數(shù)字解調(diào)方式
    5.2模擬解調(diào)系統(tǒng)微振動測量實驗
        5.2.1 單頻振動目標
        5.2.2 復雜振動目標
    5.3數(shù)字解調(diào)系統(tǒng)微振動測量實驗
        5.3.1 單頻振動目標
        5.3.2 復雜振動目標
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[7]聲光移頻器對微多普勒效應探測的影響研究[J]. 郭力仁,胡以華,李政,徐世龍.  光學學報. 2015(02)
[8]光源參數(shù)及大氣湍流對電磁光束傳輸偏振特性的影響[J]. 李成強,王挺峰,張合勇,謝京江,劉立生,郭勁.  物理學報. 2014(10)
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本文編號：3711812