《光電子信息系統(tǒng)》ppt課件-文庫(kù)吧
2024-12-30 09:12 本頁面
【正文】 ， 包括二維掃描機(jī)械裝置 ， 單站 /雙站； 光電探測(cè)：光電轉(zhuǎn)換 、 濾波 、 檢波； 中頻放大：窄帶 ， 帶寬為 （ ?d） max， 頻響在 2?m附近； I/Q相敏檢波： IIn Phase：同相位 ， uadrature： 90?相移；解出距離 、 速度及與目標(biāo)亮度成正比的回波振幅； 數(shù)據(jù)處理：給出距離 D、 方位角 ?、 仰角 ?、 速度 v及目標(biāo)上不同點(diǎn)的回波強(qiáng)度 圖像 。 16 多普勒測(cè)速原理 多普勒現(xiàn)象：由于觀測(cè)者和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀測(cè)者接收到的光波頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 其中： fS靜止光頻， fS’相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下觀測(cè)的光頻；c真空中的光速； vS光源 探測(cè)器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，相向運(yùn)動(dòng) vS?0，相背運(yùn)動(dòng) vS?0 )1(1139。cvfcvcvff SSSSSS ?????17 多普勒測(cè)速原理 如果 ?為相對(duì)速度方向與光傳播方向間的夾角，則， fd為多普勒頻移。 )c os(),c os1( 39。39。 ?? cvfcvffffcvff SSSSSSdSSS ??????光源和觀察者相對(duì)靜止，運(yùn)動(dòng)物體散射光的頻移，為雙重多普勒頻移。 )21()1()1( 239。 cvfcvfcvff SSsSSSS ???????????? ??? )c os(c os1 21 ??cvff SS不共線情況 18 多普勒測(cè)速原理 導(dǎo)出： 測(cè)出 fd，即可計(jì)算出 vS，具體檢測(cè)方法有零差法和外差法： 本振頻率 = 發(fā)射頻率 零差； 本振頻率 發(fā)射頻率 = 固定頻差 外差； 由相干探測(cè)的基本關(guān)系式可知，輸出電流正比于 cos（ 2?（ fsfs‘） t+?）， 零差法： vs=0時(shí)， fsfs‘=0，輸出電流為直流； vs?0時(shí)，輸出為交流，多普勒信號(hào)載在零頻上，不能判別運(yùn)動(dòng)方向，有難以消除的直流噪聲； 外差法： vs=0時(shí)， fsfs‘?0，有一固定頻移，多普勒信號(hào)載在一個(gè)固定頻差 ?f上，可以判別物體運(yùn)動(dòng)方向，可以抑制噪聲，提高信噪比。 222 /fλf/cf/ c , vfvf dsSdSSSd ???19 脈沖測(cè)距原理 激光器對(duì)被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一個(gè)光脈沖，然后接收目標(biāo)反射回來的光脈沖，通過測(cè)量光脈沖往返所經(jīng)過的時(shí)間來算出目標(biāo)的距離。 ?鐘頻脈沖間隔；一般采用 f=15MHz， l=?10m， f=30MHz，l=?5m， f=150MHz， l=?1m； l=c/2f一個(gè)鐘頻脈沖表示的距離增量， 測(cè)距精度：取決于激光脈沖上升沿的時(shí)間。 lmmfcmcctD ???? 22121 ?20 脈沖測(cè)距基本框圖 21 脈沖測(cè)距各級(jí)波形 22 脈沖激光測(cè)距的發(fā)展 紅寶石激光 ：歷史最早 ， 可見光 ， 單脈沖能量大 ， 重復(fù)頻率低 ，效率低； Nd： YAG激光 ：最成熟常用 ， 可以高重復(fù)頻率使用 ， 近百 Hz； 人眼安全激光 ： ?m以上 ， 發(fā)展方向 ， 實(shí)現(xiàn)方案有鉺玻璃 、拉曼頻移 、 OPO； CO2激光 ：大氣層傳輸性能好； 半導(dǎo)體激光 ： 905nm， 簡(jiǎn)單 、 價(jià)廉物美 ， 適用于短距離使用 。 微型全固態(tài)高重頻激光器： MHz， 聲光調(diào) Q。 23 相位測(cè)距原理 利用光波的調(diào)幅波測(cè)距 ， 比脈沖測(cè)距精度高 ， 但要求合 作目標(biāo) ， 適于民用測(cè)量 ， 其構(gòu)成為 24 相位測(cè)距原理 以調(diào)幅波作為 “ 光尺 ” ， 光尺長(zhǎng)度： ?=c/f， f為調(diào)制頻率 ， 不是光波頻率 ， ?為光尺長(zhǎng)度 ， 不是光波長(zhǎng) ， 距離 其中 N為整數(shù) ， n為分?jǐn)?shù) 。 由于相位檢測(cè)方法只能測(cè)出 n，不能測(cè)出 N， 因此分為兩種情況 。 單波長(zhǎng)應(yīng)用： N=0， 如果相位計(jì)測(cè)相精度 ?, (2?/3600=), 兩倍精度值 ， 則有 ?D=?, for ?=2m, ?D=1mm。 for ?=2km, ?D=1m。 在測(cè)相精度一定的條件下 ， 為提高測(cè)距精度 ， 必須縮短波長(zhǎng) 。 )(222,22 nNDnND ????? ??????25 相位測(cè)距原理 多波長(zhǎng)應(yīng)用：兩個(gè)以上波長(zhǎng)應(yīng)用 ， ??Dmax， 選擇相近波長(zhǎng)? ?2；使 N相等 ， 但 n1?n2， 有 解出 為使兩波長(zhǎng) N相同 ， ? ?2應(yīng)滿足 ?1 ? ?2? N?1 /（ N+1） ， ? ? 2Dmax / N；或者： f1 ? f2 ? (1+1/N) f1, f1? Nc / 2Dmax 相位測(cè)距一般使用 LD做光源 。 2)(2)( 2211 ?? nNnND ????122211 )( ?? ?? ??? nnN26 線性調(diào)頻測(cè)距、測(cè)速原理 ? （ FMCW：調(diào)頻 連續(xù)波）對(duì)固定目標(biāo) f0光頻中心頻率， df調(diào)頻帶寬的半寬度， fm掃頻頻率， 1/fm掃頻周期， c/4fm1/4掃頻周期對(duì)應(yīng)的往返距離。 △ 27 線性調(diào)頻測(cè)距、測(cè)速原理 實(shí)際可測(cè)最大距離： dmax=c/8fm，單值范圍； 當(dāng) dmax?c/8fm，出現(xiàn)多值。 頻差： fb=8dfm?f/c, 導(dǎo)出 : d=cfb/8fm?f， 當(dāng) fb=?f， d=dmax， 如果 ?f為全調(diào)頻帶寬，
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