[发明专利]光功率控制系统、控制方法及激光多普勒测速仪

说明书

技术领域

本发明属于光电瞬态测试技术领域，特别涉及一种光功率控制系统、控制方法及激光多普勒测速仪。

背景技术

目前，采用传统激光多普勒测速仪对爆轰加载下试样的运动速度进行测量时，由于发射出的测试光功率为恒定，而爆轰加载下被测物表面状态(粗糙度、反射角)会发生突变，发射光经由被测试样表面反射回仪器的光功率随被测物表面状态变化而变化，这种不稳定功率的反射光与参考光进行干涉所产生的干涉信号幅值和基线不稳定，易导致示波器测试波形出现超屏甚至信号丢失的现象，从而影响测试结果。

发明内容

【要解决的技术问题】

本发明的目的是提供一种光功率控制系统、控制方法及激光多普勒测速仪，以使反射光功率稳定，从而获得幅值稳定、基线稳定和高信噪比的干涉信号，提高激光多普勒测速方法的可靠性和准确性。

【技术方案】

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明首先涉及一种光功率控制系统，包括光功率参考值输入模块、反射光功率检测模块、控制器、光功率调节模块，

所述光功率参考值输入模块被配置成：接收激光多普勒测速仪的激光器发射的参考光并检测参考光功率，将参考光功率信息转变为电信号并将该电信号发送至控制器；

所述反射光功率检测模块被配置成：接收反射光并检测反射光功率，将反射光功率信息转化为电信号并将该电信号发送至控制器；

所述控制器被配置成：计算参考光功率与反射光功率的差值，根据该差值结合控制算法计算控制量并将该控制量发送至光功率调节模块；

所述光功率调节模块被配置成：接收激光多普勒测速仪的激光器发射的具有固定频率的发射光，根据控制器输出的控制量调节发射光的功率并将调节后的发射光进行发射。

作为一种优选的实施方式，所述控制器包括求差模块和控制量计算模块，所述求差模块用于计算参考光功率与反射光功率的差值，所述控制量计算模块根据求差模块计算得到的参考光功率与反射光功率的差值以及控制算法计算得到控制量并将该控制量输出至光功率调节模块。

作为一种优选的实施方式，所述控制算法为PI控制算法。

作为另一种优选的实施方式，所述光功率控制系统与激光多普勒测速仪的激光器之间通过分光器连接，所述激光多普勒测速仪的激光器的输出端与分光器的输入端连接，所述分光器的一个输出端与光功率调节模块连接，所述分光器的另一个输出端与光功率参考值输入模块连接。

作为另一种优选的实施方式，所述控制器为模拟控制器。

本发明还涉及一种光功率控制方法，包括步骤：

A、光功率参考值输入模块接收激光器发射的参考光并检测参考光功率，将参考光功率信息转变为电信号并将该电信号发送至控制器；

B、反射光功率检测模块接收反射光并检测反射光功率，将反射光功率信息转化为电信号并将该电信号发送至控制器；

C、控制器计算参考光功率与反射光功率的差值，根据该差值结合控制算法计算控制量并将该控制量发送至光功率调节模块；

D、光功率调节模块接收激光器发射的具有固定频率的发射光，根据控制器输出的控制量调节发射光的功率并将调节后的发射光进行发射。

作为一种优选的实施方式，所述控制算法为PI控制算法。

本发明还涉及一种激光多普勒测速仪，其包括激光器、第一分光器、环形器、耦合器、光电转换模块和探头，其还包括上述实施方式中任一所述的光功率控制系统、第二分光器、第三分光器，所述激光器的输出端与第一分光器的输入端连接，所述第一分光器的一个输出端与第二分光器的输入端连接，所述第二分光器的一个输出端与光功率参考值输入模块连接，所述第二分光器的另一个输出端与耦合器连接，所述第一分光器的另一个输出端与光功率调节模块的光输入端连接，所述环形器的第一端口与光功率调节模块的光输出端连接，所述环形器的第二端口与探头连接，所述环形器的第三端口与第三分光器的输入端连接，所述第三分光器的一个输出端与反射光功率检测模块的输入端连接，所述第三分光器的另一个输出端与耦合器连接，所述耦合器的输出端与光电转换模块连接。

下面对本发明进行详细说明。