一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置的制作方法

本实用新型属于激光多普勒测速技术领域，具体涉及一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置。

背景技术：

激光多普勒测速技术的原理是，光源以一定频率发出一束光波，观察这相对光源进行运动，当观察者接收到这束光波的时候，二者的波频率是不相同的，因此产生了频移，一般情况下，我们通过频移可以得到被测目标的运动速度，再通过运动速度对其进行积分处理，就可以得到其运动的距离。而激光多普勒测速技是用于非接触测量的最优选择，无论是什么状态的、什么形状的被测目标，都可以对其的速度进行测量，迄今为止，激光多普勒测速技术应用的面非常广，例如在航天工业、振动学、流体力学、医学等诸多领域，以及在军工和民用领域都有着非常可观的应用前景。

一般情况下，激光多普勒测速技术主要用于激光测量、干涉技术、光电测量和光学计量的领域里，是光电仪器中的重要闪光点。在传统意义上的激光多普勒测速技术当中，激光信号是不经频率调制，而直接输出的。这样就会造成接收到的电信号中多普勒移频是一个未知的频率，因此导致这种过于简略的测量解析方法效果不是很理想，并且会产生激光功率利用效率低、有效测程近、测速精度低等一系列缺点。

目前传统的激光多普勒测速技术光学系统结构不够合理，因此激光传输系统只能简单的使用反射镜和棱镜作为激光传输光学元件，而使用这类光学元件对机械稳定性能和环境稳定性要求非常苛刻，所以严重影响系统光学效率。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，是为了解决传统的激光多普勒测电缆长度装置由于使用非光纤连接造成的环境稳定性要求非常苛刻而导致电缆长度测量误差的问题。

为达上述目的，本实用新型实施实例采用如下技术方案：

提供了一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：包括激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)、前置电路(7)、信号处理电路板(8)。其中激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)使用光纤相互连接，连接方式为激光器(1)通过光纤连接频率调制器(2)，频率调制器(2)的出射光纤连接收发隔离器(3)，收发隔离器(3)通过光纤分别连接激光镜头(4)和光电探测器(6)，激光镜头(4)的出射光纤与准直器(5)连接。

所述的激光器(1)为单纵模固体光纤激光器，用于发射激光并通过光纤输出给所述的频率调制器(2)。

所述的频率调制器(2)用于对接收的激光进行频率调制后输出给所述的收发隔离器(3)。

所述的收发隔离器(3)用来控制激光的进入与输出的方式。

所述的激光镜头(4)用于将所述的收发隔离器(3)输出的激光通过所述的准直器(5)照射在目标物体上，并且通过所述的准直器(5)接收目标物体反射的回波光束反向输入所述收发隔离器(3)。

所述的准直器(5)最大限度的接收回波光束并将回波光束最大效率的耦合进所述激光镜头(4)。

所述的光电探测器(6)用于接收输入的光束并转换为电信号输入到所述前置电路(7)中。

所述的前置电路(7)对所述光电探测器(6)输入的电信号进行放大及滤波。

所述的信号处理电路板(8)将信号处理后，从中提取多普勒频率，测出被测电缆的运动速度。

本实用新型提供了一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，是为了解决传统的激光多普勒测电缆长度装置由于使用非光纤连接造成的环境稳定性要求非常苛刻而导致电缆长度测量误差的问题。

本实用新型的有益效果是，由于激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)由光纤相互连接，使得光路更稳定，从而降低了对环境稳定性的要求。

附图说明

图1为一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：包括激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)、前置电路(7)、信号处理电路板(8)。其中激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)使用光纤相互连接，连接方式为激光器(1)通过光纤连接频率调制器(2)，频率调制器(2)的出射光纤连接收发隔离器(3)，收发隔离器(3)通过光纤分别连接激光镜头(4)和光电探测器(6)，激光镜头(4)的出射光纤与准直器(5)连接。

所述的激光器(1)为单纵模固体光纤激光器，用于发射激光并通过光纤输出给所述的频率调制器(2)。

所述的频率调制器(2)用于对接收的激光进行频率调制后输出给所述的收发隔离器(3)。

所述的收发隔离器(3)用来控制激光的进入与输出的方式。

所述的激光镜头(4)用于将所述的收发隔离器(3)输出的激光通过所述的准直器(5)照射在目标物体上，并且通过所述的准直器(5)接收目标物体反射的回波光束反向输入所述收发隔离器(3)。

所述的准直器(5)最大限度的接收回波光束并将回波光束最大效率的耦合进所述激光镜头(4)。

所述的光电探测器(6)用于接收输入的光束并转换为电信号输入到所述前置电路(7)中。

所述的前置电路(7)对所述光电探测器(6)输入的电信号进行放大及滤波。

所述的信号处理电路板(8)将信号处理后，从中提取多普勒频率，测出被测电缆的运动速度。

工作原理:

一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量方法及系统：

工作过程：如图1所示，激光器(1)发出一束激光，经过频率调制器(2)进行频率及波形调制，再经收发隔离器(3)控制激光的进入与输出的方式，将激光输入到激光镜头后(4)，通过准直器(5)将激光照射到被测移动的电缆上，并接收反射的回波光束后由准直器(5)输入给激光镜头(4)，再输出给收发隔离器(3)，准直器(5)的作用是最大限度的接收回波光束的光信号，并最大效率的将光束耦合进激光镜头中(4)，收发隔离器(3)将接收的光束输入到光电探测器(6)中，而光电探测器(6)检测到所输入的光信号并转换成电信号输入到前置电路(7)进行放大、滤波后，输入至信号处理器(8)将信号处理后，从中提取多普勒频率，测出被测电缆的运动速度。

技术特征：

1.一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：包括激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)、前置电路(7)、信号处理电路板(8)；

其中激光器(1)、频率调制器(2)、收发隔离器(3)、激光镜头(4)、准直器(5)、光电探测器(6)使用光纤相互连接，连接方式为激光器(1)通过光纤连接频率调制器(2)，频率调制器(2)的出射光纤连接收发隔离器(3)，收发隔离器(3)通过光纤分别连接激光镜头(4)和光电探测器(6)，激光镜头(4)的出射光纤与准直器(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的激光器(1)为单纵模固体光纤激光器，用于发射激光并通过光纤输出给所述的频率调制器(2)。

3.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的频率调制器(2)用于对接收的激光进行频率调制后输出给所述的收发隔离器(3)。

4.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的收发隔离器(3)用来控制激光的进入与输出的方式。

5.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的激光镜头(4)用于将所述的收发隔离器(3)输出的激光通过所述的准直器(5)照射在目标物体上，并且通过所述的准直器(5)接收目标物体反射的回波光束反向输入所述收发隔离器(3)。

6.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的准直器(5)最大限度的接收回波光束并将回波光束最大效率的耦合进所述激光镜头(4)。

7.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的光电探测器(6)用于接收输入的光束并转换为电信号输入到所述前置电路(7)中。

8.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的前置电路(7)对所述光电探测器(6)输入的电信号进行放大及滤波。

9.根据权利要求1所述的一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，其特征在于：所述的信号处理电路板(8)是将信号处理后，从中提取多普勒频率，测出被测电缆的运动速度。

技术总结
本实用新型提供了一种基于全光纤激光多普勒测速的电缆长度测量装置，包括：激光器、频率调制器、收发隔离器、激光镜头、准直器、光电探测器、前置电路、信号处理电路板。其中激光器、频率调制器、收发隔离器、激光镜头、准直器、光电探测器使用光纤相互连接，连接方式为激光器通过光纤连接频率调制器，频率调制器的出射光纤连接收发隔离器，收发隔离器通过光纤分别连接激光镜头和光电探测器，激光镜头的出射光纤与准直器连接。由于激光器、频率调制器、收发隔离器、激光镜头、准直器、光电探测器由光纤相互连接，使得光路更稳定，从而降低了对环境稳定性的要求。

技术研发人员：沈涛;杨添宇;代小爽;李冰;梁涵;陈姣姣
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2019.09.30
技术公布日：2020.10.27