[发明专利]基于方波电流调制和FP标准具分光的激光自混合速度测量系统及方法

权利要求书

1.基于方波电流调制和FP标准具分光的激光自混合速度测量系统，其特征在于：所述测量系统包括：光电探测器（1）、激光器（2）、激光器调制模块（3）、FP标准具（4）、待测物体（5）、反射镜（6）、电信号放大器（7）、计数器（8）、计算机（9）；所述光电探测器（1）监测激光输出强度变化，激光器调制模块（3）对激光器（2）进行方波电流调制；激光器（2）出射的激光入射到倾斜的FP标准具（4）上，一部分透射光直接入射到待测物体（5）上，另一部分经FP标准具（4）反射的光束经过反射镜（6）从另一角度入射到待测物体（5）上，经待测物体（5）散射的光由原光路返回激光器（2）的谐振腔产生激光自混合效应，发生激光自混合效应后的激光被光电探测器（1）接收，并经过电信号放大器（7）放大，随后经过计数器（8）计数，单位时间内计数数目即为相应的频率值f，将频率值输入计算机（9）处理后即得到各维度速度值V，计算公式为：

V＝λ·f/2

其中，λ为激光器输出激光波长；

所述FP标准具（4）的特性为经方波电流调制的激光波长λ₁能直接透射，而激光波长λ₂被FP标准具（4）反射；所述激光器调制模块（3）对激光器（2）进行方波电流调制时，当方波电流调制处于低电平时，输出激光波长为λ₁，方波电流调制处于高电平时，输出激光波长为λ₂；而λ₁经FP标准具4直接透射，λ₂被FP标准具（4）反射，透射的激光用于检测一个方向的物体运动速度，反射的激光用于检测另外一个方向的物体运动速度，由方波电流和FP标准具（4）组成的波长开关能够保证不同方向的多普勒信号分别被光电探测器（1）间断的检测到，这样激光器调制模块（3）以方波电流调制方式工作，实现了各维度速度值的准确测量。

2.根据权利要求1所述的基于方波电流调制和FP标准具分光的激光自混合速度测量系统，其特征在于：所述光电探测器（1）为激光器（2）的内置或外置探测器，采用内置探测器能够简化测量系统并提高探测激光自混合信号的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的基于方波电流调制和FP标准具分光的激光自混合速度测量系统，其特征在于：所述激光器（2）选用电流波长调制系数高的单纵模半导体激光器，单纵模工作则可以避免不同模式叠加引起的波形分立现象，从而提高系统测量精度。

4.基于方波电流调制和FP标准具分光的激光自混合速度测量方法，其特征在于实现步骤如下：

第一步，激光器调制模块（3）对激光器（2）进行方波电流调制，调制后的激光λ₁经FP标准具（4）入射到待测物体（5）上，调制后的激光λ₂经反射镜（6）反射后以另外一个角度入射到待测物体（5）上；

第二步，入射到待测物体（5）上的激光经散射后部分光按原路返回到激光器（2）中产生自混合效应；

第三步，光电探测器（1）将产生自混合效应的光信号转化为电信号；

第四步，电信号经过电信号放大器（7）放大，随后送入计数器组（8）处理后得到不同时刻的频率值；

五步，将计数器组（8）得到的方波低电平和高电平时的频率f₁和f₂送入计算机（9）处理后得到激光λ₁和λ₂各自对应维度速度值V，速度V的计算公式为：

V＝λ·f/2。