一種測(cè)速裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種測(cè)速裝置，包括第一太赫茲波光源、第二太赫茲波光源、分光片、混頻器、示波器及數(shù)據(jù)處理裝置，第一太赫茲波光源發(fā)射的第一光束部分透過分光片入射到被測(cè)目標(biāo)靶，經(jīng)被測(cè)目標(biāo)靶反射的第一光束入射到分光片后，由分光片反射至混頻器，第二太赫茲波光源發(fā)射的第二光束入射到所述混頻器，混頻器對(duì)第一光束與第二光束進(jìn)行混頻處理并輸出電信號(hào)至示波器，數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到被測(cè)目標(biāo)靶的運(yùn)動(dòng)信息。這種雙頻率太赫茲波的干涉信號(hào)具有交流調(diào)制的特點(diǎn)，信噪比較高，抗干擾性能好，而且對(duì)干涉信號(hào)中直流信號(hào)的變化不敏感，另外，采用混頻器作為干涉信號(hào)探測(cè)器，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，解決了采用傳統(tǒng)干涉光路時(shí)合束調(diào)節(jié)困難的問題。
【專利說明】
一種測(cè)速裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及光波干涉測(cè)速技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種測(cè)速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 炮彈在膛內(nèi)的速度、加速度以及彈底壓力是火炮及炮彈發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參 數(shù)，對(duì)于發(fā)展內(nèi)彈道理論、研究新型火炮和輕武器以及對(duì)武器進(jìn)行校驗(yàn)等具有重要的意義。 目前，測(cè)量彈丸在膛內(nèi)連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)彈道參數(shù)的主要實(shí)驗(yàn)技術(shù)有微波干涉測(cè)量技術(shù)和激光干 涉測(cè)速技術(shù)。但是，微波干涉技術(shù)測(cè)量的不確定度較大，激光干涉測(cè)量技術(shù)對(duì)于彈道內(nèi)的煙 塵穿透性較差、且對(duì)示波器帶寬及采樣率具有很高的要求。所以如何設(shè)計(jì)出一種穿透性好、 帶寬要求低且測(cè)量精度高的光波干涉測(cè)速裝置是目前亟待解決的問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種測(cè)速裝置，以改善上述問題。
[0004] 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種測(cè)速裝置，包括第一太赫茲波光源、第二太赫茲波光源、分光片、混頻器、示波 器以及數(shù)據(jù)處理裝置，
[0006] 所述第一太赫茲波光源用于發(fā)射具有第一頻率的第一光束，所述第二太赫茲波光 源用于發(fā)射具有第二頻率的第二光束，其中第一頻率與第二頻率不同，
[0007] 所述第一光束部分透過所述分光片入射到目標(biāo)靶，經(jīng)目標(biāo)靶反射的第一光束入射 到所述分光片后，由所述分光片反射至所述混頻器，所述第二光束入射到所述混頻器，
[0008] 所述混頻器對(duì)所述第一光束與所述第二光束進(jìn)行混頻處理并輸出相應(yīng)的電信號(hào) 至所述示波器，
[0009] 所述數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述示波器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以得到所述目標(biāo)靶的速度 信息和位移信息。
[0010] 這種測(cè)速裝置具有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，其一是，雙頻率太赫茲波的干涉信號(hào)具有交 流調(diào)制的特點(diǎn)，被測(cè)目標(biāo)靶的速度信息以調(diào)頻的方式加載于干涉信號(hào)上，因此該測(cè)量技術(shù) 的信噪比較高，抗干擾性能好，另外由于測(cè)量信號(hào)為交流信號(hào)，因此對(duì)干涉信號(hào)中直流信號(hào) 的變化不敏感;其二是，采用混頻器作為干涉信號(hào)探測(cè)器，兩束太赫茲波可直接輸入混頻器 進(jìn)行混頻處理并輸出相應(yīng)的干涉信號(hào)，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，解決了采用傳統(tǒng)干涉光路時(shí)合束調(diào) 節(jié)困難的問題。
[0011] 進(jìn)一步地，所述測(cè)速裝置還包括對(duì)所述第一光束的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)的偏振片，所 述偏振片設(shè)置于所述分光片與所述目標(biāo)靶之間的光傳輸路徑中。
[0012] 第一光束經(jīng)目標(biāo)靶反射后，其偏振態(tài)可能發(fā)生變化，設(shè)置偏振片對(duì)第一光束進(jìn)行 保偏，以使其與第二光束的偏振態(tài)盡可能保持一致。
[0013] 進(jìn)一步地，所述測(cè)速裝置還包括用于對(duì)所述第一光束的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一功率 調(diào)節(jié)器和用于對(duì)所述第二光束的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二功率調(diào)節(jié)器，
[0014] 所述第一功率調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述第一太赫茲波光源與所述分光片之間的光傳輸 路徑中，
[0015] 所述第二功率調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述第二太赫茲波光源與所述混頻器之間的光傳輸 路徑中。
[0016] 第一功率調(diào)節(jié)器和第二功率調(diào)節(jié)器分別用于衰減第一光束的光信號(hào)的強(qiáng)度和第 二光束的光信號(hào)的強(qiáng)度，其目的在于調(diào)節(jié)最終進(jìn)入混頻器的第一光束與第二光束的功率的 大小，避免第一光束或第二光束的光強(qiáng)過大使混頻器飽和。
[0017] 進(jìn)一步地，所述測(cè)速裝置還包括用于對(duì)所述第一光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理的第一準(zhǔn)直透 鏡和用于對(duì)所述第二光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理的第二準(zhǔn)直透鏡，
[0018] 所述第一準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述第一太赫茲波光源與所述第一功率調(diào)節(jié)器之間的 光傳輸路徑中，
[0019] 所述第二準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述第二太赫茲波光源與所述第二功率調(diào)節(jié)器之間的 光傳輸路徑中。
[0020] 進(jìn)一步地，所述測(cè)速裝置還包括用于防止所述第一光束的反射光或后向散射光入 射回所述第一太赫茲波光源的第一光隔離器和用于防止所述第二光束的反射光或后向散 射光入射回所述第二太赫茲波光源的第二光隔離器，
[0021] 所述第一光隔離器設(shè)置于所述第一準(zhǔn)直透鏡與所述第一功率調(diào)節(jié)器之間的光傳 輸路徑中，
[0022] 所述第二光隔離器設(shè)置于所述第二準(zhǔn)直透鏡與所述第二功率調(diào)節(jié)器之間的光傳 輸路徑中。
[0023] 設(shè)置第一光隔離器和第二光隔離器的目的在于，防止第一光束和第二光束的反射 光或后向散射光入射回光源，對(duì)光源所發(fā)射的光束的功率或頻率等產(chǎn)生干擾，影響測(cè)量精 度。
[0024] 進(jìn)一步地，所述測(cè)速裝置還包括用于對(duì)所述第一光束進(jìn)行聚焦的第一聚焦透鏡和 用于對(duì)所述第二光束進(jìn)行聚焦的第二聚焦透鏡，
[0025] 所述第一聚焦透鏡設(shè)置于所述分光片與所述混頻器之間的光傳輸路徑中，
[0026] 所述第二聚焦透鏡設(shè)置于所述第二功率調(diào)節(jié)器與所述混頻器之間的光傳輸路徑 中。
[0027] 進(jìn)一步地，所述測(cè)速裝置還包括低通濾波器，所述低通濾波器的信號(hào)輸入端與所 述混頻器的信號(hào)輸出端連接，所述低通濾波器的信號(hào)輸出端與所述示波器的信號(hào)輸入端連 接。
[0028] 進(jìn)一步地，所述分光片為半透半反片。
[0029] 半透半反片的光強(qiáng)透過率和反射率均為0.5,可以使進(jìn)入混頻器的第一光束具有 最大的剩余能量。
[0030] 進(jìn)一步地，所述分光片為高阻硅片。
[0031] 進(jìn)一步地，所述第一太赫茲波光源包括第一本振光源和第一倍頻器，所述第一本 振光源發(fā)射的光束經(jīng)所述第一倍頻器倍頻后形成所述第一光束，所述第二太赫茲波光源包 括第二本振光源和第二倍頻器，所述第二本振光源發(fā)射的光束經(jīng)所述第二倍頻器倍頻后形 成所述第二光束。
[0032] 第一本振光源發(fā)射一束基頻光信號(hào)后經(jīng)第一倍頻器倍頻處理形成具有第一頻率 的太赫茲波光束，第二本振光源發(fā)射一束基頻光信號(hào)后經(jīng)第二倍頻器處理形成具有第二頻 率的太赫茲波光束。
[0033] 本實(shí)用新型提供的測(cè)速裝置采用具有一定頻率差的兩束太赫茲波分別作為信號(hào) 光和參考光，對(duì)被測(cè)目標(biāo)靶的運(yùn)動(dòng)信息(速度信息和位移信息)進(jìn)行測(cè)量，與傳統(tǒng)的光波干 涉測(cè)量技術(shù)相比，這種雙頻率太赫茲波的干涉信號(hào)具有交流調(diào)制的特點(diǎn)，被測(cè)目標(biāo)祀的速 度信息以調(diào)頻的方式加載于混頻信號(hào)上，所得到的混頻信號(hào)的信噪比較高，抗干擾性能好， 而且由于測(cè)量信號(hào)為交流信號(hào)，因此對(duì)干涉信號(hào)中直流信號(hào)的變化不敏感，另外，采用混頻 器作為干涉信號(hào)探測(cè)器，兩束太赫茲波可直接輸入混頻器進(jìn)行混頻處理并輸出相應(yīng)的干涉 信號(hào)，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，解決了采用傳統(tǒng)干涉光路時(shí)合束調(diào)節(jié)困難的問題。
【附圖說明】
[0034] 為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被 看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0035] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的一種測(cè)速裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1提供的另一種測(cè)速裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0037] 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的一種測(cè)速裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0038] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2提供的另一種測(cè)速裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例3提供的一種測(cè)速裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0040] 圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例3提供的另一種測(cè)速裝置的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0041] 圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的測(cè)速裝置的在給定條件下對(duì)被測(cè)目標(biāo)靶進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 信息測(cè)量的模擬仿真結(jié)果圖；
[0042] 圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的模擬被測(cè)目標(biāo)靶的運(yùn)動(dòng)速度曲線圖；
[0043] 圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的模擬被測(cè)目標(biāo)靶的位移速度曲線圖。
[0044] 附圖標(biāo)記：
[0045] 第一太赫茲波光源100 ;第二太赫茲波光源200 ;分光片300 ;混頻器400 ;示波器 500;數(shù)據(jù)處理裝置600;第一輸入端40;第二輸入端402;被測(cè)目標(biāo)祀10;第一本振光源101; 第一倍頻器102;第二本振光源201;第二倍頻器202;偏振片700;第一功率調(diào)節(jié)器800;第二 功率調(diào)節(jié)器900 ;第一準(zhǔn)直透鏡110 ;第二準(zhǔn)直透鏡210 ;第一光隔離器310 ;第二光隔離器 410;第一聚焦透鏡510;第二聚焦透鏡610;低通濾波器710。
【具體實(shí)施方式】
[0046]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新 型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和 示出的本實(shí)用新型實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。
[0047]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一 個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。
[0048] 在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"設(shè) 置"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地 連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連， 可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù) 語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0049] 因此，以下對(duì)在附圖中提供的本實(shí)用新型的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求 保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍，而是僅僅表示本實(shí)用新型的選定實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都 屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0050] 實(shí)施例1，請(qǐng)參閱圖1至圖2
[0051] 如圖1所示，本實(shí)施例提供的測(cè)速裝置，包括第一太赫茲波光源100、第二太赫茲波 光源200、分光片300、混頻器400、示波器500以及數(shù)據(jù)處理裝置600。其中，第一太赫茲波光 源100用于發(fā)射具有第一頻率的第一光束，第二太赫茲波光源200用于發(fā)射具有第二頻率的 第二光束，第一頻率不同于第二頻率，即第一光束與第二光束具有一定頻率差;混頻器400 作為一種光電探測(cè)器，用于對(duì)第一光束和第二光束進(jìn)行干涉混頻處理，具體地，混頻器400 具有兩個(gè)輸入端，分別為第一輸入端401和第二輸入端402,第一光束由第一輸入端401入射 進(jìn)混頻器400，第二光束由第二輸入端402入射進(jìn)混頻器400;數(shù)據(jù)處理裝置600可以是計(jì)算 機(jī)或其他任意可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的計(jì)算設(shè)備。
[0052]該測(cè)速裝置的具體工作原理為，第一太赫茲波光源100發(fā)射出的第一光束作為信 號(hào)光入射到分光片300后，一部分被反射，另一部分透過分光片300入射到被測(cè)目標(biāo)靶10。入 射到被測(cè)目標(biāo)靶10的第一光束經(jīng)被測(cè)目標(biāo)靶10反射后又返回至分光片300，并再經(jīng)分光片 300進(jìn)行分光處理，一部分透過分光片300,另一部分經(jīng)分光片300反射后由第一輸入端401 入射進(jìn)混頻器400中。第二太赫茲波光源200發(fā)射出的第二光束作為參考光直接從第二輸入 端402入射進(jìn)混頻器400。分別入射進(jìn)混頻器400的第一光束與第二光束在混頻器400內(nèi)產(chǎn)生 干涉，混頻器400探測(cè)產(chǎn)生的干涉信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)?；祛l器400將電壓信 號(hào)輸出至示波器500,以使示波器500記錄下該電壓信號(hào)。最后，由數(shù)據(jù)處理裝置600對(duì)示波 器500記錄的電信號(hào)進(jìn)行分析和處理，得出被測(cè)目標(biāo)靶10的速度信息，再進(jìn)一步地由所述速 度信息得出被測(cè)目標(biāo)靶10的位移信息。
[0053]具體地，數(shù)據(jù)處理裝置600的測(cè)量原理為，假設(shè)第一光束的頻率為h，第二光束的 頻率為f 2，在被測(cè)目標(biāo)靶1 〇靜止不動(dòng)時(shí)，由于fl辛f 2，所以混頻信號(hào)的頻率為兩束太赫茲波 白勺固有步ΘΠ.
[0054]
[0055] 其中，V代表混頻器400的輸出電壓值，Vr代表只有第二光束（參考光）入射混頻器 400時(shí)混頻器400的輸出電壓，Vs代表只有第一光束(信號(hào)光)入射混頻器400時(shí)混頻器400的 輸出電壓，熱:代表初始相位因子。
[0056] 若被測(cè)目標(biāo)靶10以速度u(t)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一光束入射到被測(cè)目標(biāo)靶10后反射回的太 赫茲波的頻率由原頻率fi變?yōu)閒 /，其頻率變化量稱為多普勒頻移，多普勒頻移的大小正比 于被測(cè)目標(biāo)靶10的運(yùn)動(dòng)速度u(t)，如下式所示：
[0057]
[0058] 此時(shí)，混頻信號(hào)的頻率在兩束太赫茲波的固有頻率差的基礎(chǔ)上增加一多普勒頻移 量，即：
[0059]
[0060]其中，c代表電磁波在真空中的傳播速度。
[0061] 由上述公式可知，被測(cè)目標(biāo)靶10以速度u(t)運(yùn)動(dòng)時(shí)，示波器500所記錄的混頻信號(hào) 與被測(cè)目標(biāo)靶10的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。式中，混頻信號(hào)的頻率為兩束太赫茲波的固有頻率差fi- f2與多普勒頻移I
丨之和，因此可以將混頻信號(hào)看作一基頻為^2、調(diào)頻
的交流調(diào)頻信號(hào)。采用短時(shí)傅里葉變換對(duì)示波器500記錄的電信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻轉(zhuǎn)換，即可得到 被測(cè)目標(biāo)靶10的運(yùn)動(dòng)速度u(t)，進(jìn)而得到被測(cè)目標(biāo)靶10的位移信息L(t)。
[0062] 如圖2所示，可選地，第一太赫茲波光源100包括第一本振光源101和第一倍頻器 102,第二太赫茲波光源200包括第二本振光源201和第二倍頻器202。第一本振光源101發(fā)射 出一基頻光束，經(jīng)第一倍頻器102倍頻處理后，形成太赫茲波光束，即具有第一頻率的第一 光束。同理地，第二本振光源201發(fā)射出一基頻光束，經(jīng)第二倍頻器202倍頻處理后，形成太 赫茲波光束，即具有第二頻率的第二光束。
[0063] 這里需要說明的是，由于實(shí)際應(yīng)用時(shí)，倍頻器對(duì)信號(hào)進(jìn)行倍頻后，信號(hào)的功率會(huì)降 低，需要再進(jìn)行功率放大，才能達(dá)到后續(xù)探測(cè)的要求。所以具體實(shí)施時(shí)，第一倍頻器102和第 二倍頻器202可由AMC(Amplifier Multiplier Chain，功率放大倍頻鏈路）替代，對(duì)基頻光 信號(hào)進(jìn)行倍頻和功率放大處理，以形成太赫茲波光束。
[0064] 對(duì)于分光片300,考慮到最后入射到混頻器400的第一光束的能量，理論上，其最佳 太赫茲波透射率和反射率應(yīng)為0.5，即半透半反片。具體實(shí)施時(shí)，高阻硅片的太赫茲波透射 率和反射率接近〇. 5，可以作為優(yōu)選分光器件。
[0065] 實(shí)施例2,請(qǐng)參閱圖3至圖4
[0066]本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的測(cè)量裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果與實(shí)施例1 相同，為簡(jiǎn)要描述，實(shí)施例2未提及之處，請(qǐng)參照實(shí)施例1相應(yīng)內(nèi)容。
[0067]如圖3所示，為了使第一光束與第二光束在混頻器400內(nèi)產(chǎn)生好的干涉效果，第一 光束與第二光束應(yīng)保持一致的偏振態(tài)，但是第一光束經(jīng)被測(cè)目標(biāo)靶10反射后，其偏振態(tài)可 能發(fā)生變化，考慮到這一點(diǎn)，本實(shí)施例中，測(cè)量裝置在分光片300與被測(cè)目標(biāo)靶10之間的光 傳輸路徑中還設(shè)有偏振片700。偏振片700對(duì)第一光束(信號(hào)光）的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使其 與第二光束的偏振態(tài)盡可能保持一致。
[0068] 再者，為避免入射進(jìn)混頻器400的第一光束與第二光束的光強(qiáng)過大致混頻器400飽 和，本實(shí)施例中，測(cè)量裝置還設(shè)有第一功率調(diào)節(jié)器800和第二功率調(diào)節(jié)器900。其中，第一功 率調(diào)節(jié)器800設(shè)置于第一太赫茲波光源100與分光片300之間的光傳輸路徑中，第二功率調(diào) 節(jié)器900設(shè)置于第二太赫茲波光源200與混頻器400之間的光傳輸路徑中。
[0069]第一功率調(diào)節(jié)器800和第二功率調(diào)節(jié)器900分別衰減第一光束的光信號(hào)的強(qiáng)度和 第二光束的光信號(hào)的強(qiáng)度，其目的在于調(diào)節(jié)最終進(jìn)入混頻器400的第一光束與第二光束的 功率的大小，避免第一光束或第二光束的光強(qiáng)過大致使混頻器400飽和。
[0070] 進(jìn)一步地，如圖4所示，為了減小第一光束和第二光束的發(fā)散角，改善其傳輸?shù)姆?向性，本實(shí)施例中，測(cè)量裝置還包括有第一準(zhǔn)直透鏡110和第二準(zhǔn)直透鏡210。其中，第一準(zhǔn) 直透鏡110設(shè)置于第一太赫茲波光源100與第一功率調(diào)節(jié)器800之間的光傳輸路徑中，用于 對(duì)第一光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理以減小第一光束的發(fā)散角；第二準(zhǔn)直透鏡210設(shè)置于第二太赫茲 波光源200與第二功率調(diào)節(jié)器900之間的光傳輸路徑中，用于對(duì)第二光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理以減 小第二光束的發(fā)散角。
[0071] 實(shí)施例3,請(qǐng)參閱圖5至圖6
[0072] 本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的測(cè)量裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果與實(shí)施例1 和實(shí)施例2相同，為簡(jiǎn)要描述，實(shí)施例3未提及之處，請(qǐng)參照實(shí)施例1和實(shí)施例2的相應(yīng)內(nèi)容。
[0073] 如圖5所示，本實(shí)施例提供的測(cè)量裝置，還包括有第一光隔離器310和第二光隔離 器410。第一光隔離器310設(shè)置于第一準(zhǔn)直透鏡110與第一功率調(diào)節(jié)器800之間的光傳輸路徑 中，用于防止第一光束的反射光或后向散射光入射回第一太赫茲波光源100,對(duì)第一太赫茲 波光源100的頻率或功率產(chǎn)生干擾，影響測(cè)量結(jié)果。同理地，第二光隔離器410設(shè)置于第二準(zhǔn) 直透鏡210與第二功率調(diào)節(jié)器900之間的光傳輸路徑中，用于防止第二光束的反射光或后向 散射光入射回第二太赫茲波光源200,對(duì)第二太赫茲波光源200的頻率或功率產(chǎn)生干擾，影 響測(cè)量結(jié)果。
[0074] 可選地，如圖6所示，測(cè)量裝置中還可以設(shè)有第一聚焦透鏡510和第二聚焦透鏡 610。第一聚焦透鏡510設(shè)置于分光片300與混頻器400之間的光傳輸路徑中，經(jīng)分光片300反 射后的第一光束透過第一聚焦透鏡510直接入射到混頻器400。第二聚焦透鏡610設(shè)置于第 二功率調(diào)節(jié)器900與混頻器400之間的光傳輸路徑中，第二光束透過第二聚焦透鏡610直接 入射到混頻器400中。
[0075] 再者，為了濾除混頻信號(hào)中的高頻部分，保留低頻部分，以使后續(xù)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確 度更高，本實(shí)施例提供的測(cè)量裝置還設(shè)有低通濾波器710。低通濾波器710的信號(hào)輸入端與 混頻器400的信號(hào)輸出端連接，低通濾波器710的信號(hào)輸出端與示波器500的信號(hào)輸入端連 接。
[0076] 這里需要說明的是，對(duì)于上述實(shí)施例中提及的第一準(zhǔn)直透鏡110和第二準(zhǔn)直透鏡 210、第一光隔離器310和第二光隔離器410、第一聚焦透鏡510和第二聚焦透鏡610、第一功 率調(diào)節(jié)器800和第二功率調(diào)節(jié)器900,這些器件可以各自單獨(dú)設(shè)置，不一定必須成對(duì)的分別 設(shè)置在信號(hào)光路和參考光路中。比如，信號(hào)光路中設(shè)置第一準(zhǔn)直透鏡110,參考光路中可以 不設(shè)置第二準(zhǔn)直透鏡210。另外，不同功能的器件，其相對(duì)位置可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，不 以上述實(shí)施例所給出的相對(duì)位置為限制。例如，第一光隔離器310還可以設(shè)置于第二太赫茲 波光源200與第二準(zhǔn)直透鏡210之間的光傳輸路徑中。
[0077] 最后，如圖7所示，是在第一頻率為0.5THz，第二頻率為0.5THz+5MHz，噪聲強(qiáng)度為 信號(hào)強(qiáng)度5倍的情況下，采用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的測(cè)量裝置對(duì)具有如圖8所示的速度曲 線以及如圖9所示的位移曲線的被測(cè)目標(biāo)靶10進(jìn)行模擬干涉測(cè)量后所得到的測(cè)量曲線。由 圖中可以看出，采用雙頻太赫茲波干涉測(cè)量技術(shù)對(duì)被測(cè)目標(biāo)靶10進(jìn)行模擬測(cè)量所得到的模 擬結(jié)果具有較高的信噪比，測(cè)量曲線逼近被測(cè)目標(biāo)靶10的真實(shí)速度曲線。
[0078]綜上所述，本實(shí)施例提供的測(cè)速裝置采用具有一定頻率差的兩束太赫茲波分別作 為信號(hào)光和參考光，對(duì)被測(cè)目標(biāo)靶10的運(yùn)動(dòng)信息(速度信息和位移信息)進(jìn)行測(cè)量，與傳統(tǒng) 的光波干涉測(cè)量技術(shù)相比，這種雙頻率太赫茲波的干涉信號(hào)具有交流調(diào)制的特點(diǎn)，被測(cè)目 標(biāo)靶10的速度信息以調(diào)頻的方式加載于混頻信號(hào)上，所得到的混頻信號(hào)的信噪比較高，抗 干擾性能好，而且由于測(cè)量信號(hào)為交流信號(hào)，因此對(duì)干涉信號(hào)中直流信號(hào)的變化不敏感，另 外，采用混頻器400作為干涉信號(hào)探測(cè)器，兩束太赫茲波可直接輸入混頻器400進(jìn)行混頻處 理并輸出相應(yīng)的干涉信號(hào)，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，解決了采用傳統(tǒng)干涉光路時(shí)合束調(diào)節(jié)困難的問 題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)速裝置，其特征在于，包括第一太赫茲波光源、第二太赫茲波光源、分光片、混 頻器、示波器以及數(shù)據(jù)處理裝置， 所述第一太赫茲波光源用于發(fā)射具有第一頻率的第一光束，所述第二太赫茲波光源用 于發(fā)射具有第二頻率的第二光束，其中第一頻率與第二頻率不同， 所述第一光束部分透過所述分光片入射到被測(cè)目標(biāo)靶，經(jīng)被測(cè)目標(biāo)靶反射的第一光束 入射到所述分光片后，由所述分光片反射至所述混頻器， 所述第二光束入射到所述混頻器， 所述混頻器對(duì)所述第一光束與所述第二光束進(jìn)行混頻處理并輸出相應(yīng)的電信號(hào)至所 述示波器， 所述數(shù)據(jù)處理裝置對(duì)所述示波器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以得到所述被測(cè)目標(biāo)靶的速度 信息和位移信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述測(cè)速裝置還包括對(duì)所述第一光束 的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)的偏振片， 所述偏振片設(shè)置于所述分光片與所述被測(cè)目標(biāo)靶之間的光傳輸路徑中。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述測(cè)速裝置還包括用于對(duì)所述第一 光束的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第一功率調(diào)節(jié)器和用于對(duì)所述第二光束的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)的第二功 率調(diào)節(jié)器， 所述第一功率調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述第一太赫茲波光源與所述分光片之間的光傳輸路徑 中， 所述第二功率調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述第二太赫茲波光源與所述混頻器之間的光傳輸路徑 中。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述測(cè)速裝置還包括用于對(duì)所述第一 光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理的第一準(zhǔn)直透鏡和用于對(duì)所述第二光束進(jìn)行準(zhǔn)直處理的第二準(zhǔn)直透鏡， 所述第一準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述第一太赫茲波光源與所述第一功率調(diào)節(jié)器之間的光傳 輸路徑中， 所述第二準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述第二太赫茲波光源與所述第二功率調(diào)節(jié)器之間的光傳 輸路徑中。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述測(cè)速裝置還包括用于防止所述第 一光束的反射光或后向散射光入射回所述第一太赫茲波光源的第一光隔離器和用于防止 所述第二光束的反射光或后向散射光入射回所述第二太赫茲波光源的第二光隔離器， 所述第一光隔離器設(shè)置于所述第一準(zhǔn)直透鏡與所述第一功率調(diào)節(jié)器之間的光傳輸路 徑中， 所述第二光隔離器設(shè)置于所述第二準(zhǔn)直透鏡與所述第二功率調(diào)節(jié)器之間的光傳輸路 徑中。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述測(cè)速裝置還包括用于對(duì)所述第一 光束進(jìn)行聚焦的第一聚焦透鏡和用于對(duì)所述第二光束進(jìn)行聚焦的第二聚焦透鏡， 所述第一聚焦透鏡設(shè)置于所述分光片與所述混頻器之間的光傳輸路徑中， 所述第二聚焦透鏡設(shè)置于所述第二功率調(diào)節(jié)器與所述混頻器之間的光傳輸路徑中。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述測(cè)速裝置還包括低通濾波器， 所述低通濾波器的信號(hào)輸入端與所述混頻器的信號(hào)輸出端連接，所述低通濾波器的信 號(hào)輸出端與所述示波器的信號(hào)輸入端連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述分光片為半透半反片。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述分光片為高阻硅片。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)速裝置，其特征在于，所述第一太赫茲波光源包括第一本 振光源和第一倍頻器， 所述第一本振光源發(fā)射的光束經(jīng)所述第一倍頻器倍頻后形成所述第一光束， 所述第二太赫茲波光源包括第二本振光源和第二倍頻器， 所述第二本振光源發(fā)射的光束經(jīng)所述第二倍頻器倍頻后形成所述第二光束。
【文檔編號(hào)】G01P3/36GK205581131SQ201620370310
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】翟召輝, 劉喬, 朱禮國(guó), 王德田, 孟坤, 鐘森城, 李江, 杜良輝, 周平偉, 彭其先, 李澤仁, 趙劍衡
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所