[发明专利]大景深全光纤激光多普勒测速仪

权利要求书

1.一种大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：包括种子光源(1)、光隔离器(2)、第一光纤分束器(3)、第二光纤分束器(4)、种子光监视探测器(12)、激光放大器(5)、光纤环形器(6)、光纤在线衰减器(8)、光学天线(7)、光纤合束器(9)、平衡光电探测器(10)、数据采集卡(11)和信号处理系统(14)，所述光学天线(7)为大景深光学天线；

所述种子光源(1)发出的连续激光线宽＜100kHz，种子光源(1)通过光隔离器(2)与第一光纤分束器(3)相连，第一光纤分束器(3)将激光分为功率不等的两束激光；所述第一光纤分束器(3)的一个输出端口与种子光监视探测器(12)相连，对种子光源(1)的工作状态进行监控，另一个输出端口与第二光纤分束器(4)的输入端口相连；

所述第二光纤分束器(4)的两个输出端口分别与激光放大器(5)、光纤在线衰减器(8)相连，与激光放大器(5)连接的光路为测量光路，与光纤在线衰减器(8)连接的光路为参考光路；光纤在线衰减器(8)用于控制参考光路的激光功率，使之与测量光路的激光功率保持一致；

所述激光放大器(5)的输出端口与光纤环形器(6)的a端口相连，光纤环形器(6)的b端口与光学天线(7)相连，在光纤中传输的激光信号由光学天线(7)输出，成为空间光，射向被测物体表面，被测物体表面反射回的激光信号由光学天线(7)再次进行传输，并沿原传播路径进入光纤环形器(6)的b端口，传输至光纤环形器(6)的c端口；

所述光纤合束器(9)的两个输入端口分别与光纤在线衰减器(8)的输出端口、光纤环形器(6)的c端口相连，参考光路和测量光路中的激光信号在光纤合束器(9)发生拍频干涉，形成干涉光信号；

所述光纤合束器(9)的两个输出端口分别与平衡光电探测器(10)的两个输入端口相连，将干涉光信号转化为电流信号；

所述平衡光电探测器(10)的输出端口与数据采集卡(11)的输入端口相连，将电流信号转换为数字信号；数据采集卡(11)将采集到的数字信号输入信号处理系统(14)，得出被测物体的运动速度分布。

2.根据权利要求1所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述数据采集卡(11)通过触发延时装置(13)与总控计算机(15)连接，触发延时装置(13)用于控制数据采集卡(11)开始采集数据。

3.根据权利要求2所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述触发延时装置(13)和种子光源(1)通过RS232信号线或RS485信号线(19)与总控计算机(15)连接；所述信号处理系统(14)通过PCIE总线(18)分别与数据采集卡(11)、总控计算机(15)连接；所述平衡光电探测器(10)与数据采集卡(11)之间、种子光监视探测器(12)与总控计算机(15)之间通过屏蔽信号线(17)连接，其他器件通过单模光纤或保偏光纤(16)连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述种子光源(1)的输出功率＞10mW，经激光放大器(5)放大后激光线宽＜200kHz，激光输出能量＞1W，所述数据采集卡(11)的内存＞4GB。

5.根据权利要求4所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述第一光纤分束器(3)和第二光纤分束器(4)的耦合比设置为99:1～90:10。

6.根据权利要求5所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述光纤环形器(6)的回波损耗＞50dB。

7.根据权利要求6所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述光纤合束器(9)的耦合比设置为50:50。

8.根据权利要求7所述的大景深全光纤激光多普勒测速仪，其特征在于：所述信号处理系统(14)为FPGA、DSP或ARM。