号，干设信 号经AD转换器后分为两路，其中一路与COS(Csin(Ot))-并送入第一乘法器I相乘，另 一路与Sin(Csin(Ot))-并送入第二乘法器II相乘；第一乘法器I输出的乘积经一低通 滤波器LP后分为两路，其中一路经一微分器d/化后送入第=乘法器III，另一路直接送入第 四乘法器IV，第二乘法器II输出的乘积经另一低通滤波器LP后分为两路，其中一路经另一 微分器d/化后送入第四乘法器IV，另一路直接送入第=乘法器III;第=乘法器III输出的乘 积和第四乘法器IV输出的乘积送入减法器，减法器输出的差送入积分器；《为电光调制器 调制3的载波引起的移相频率； 第一分光棱镜6正对所述待测目标4的一侧，待测目标4的另一侧设有作为振动信号 源5的扬声器，为待测目标4提供振动信号。
[0019] 如图4所示，本发明的激光相位载波多普勒振动信号的解调方法，采用正交锁相 +DCM解调方法，包括如下步骤： (1) 选择两路正交信号sin(Csin(Ot))及cos(Csin(Ot))和一路模拟干设信号，模拟 干设信号经AD转换器后分为两路数字干设信号=J+公cos[Csin(滅)+石COS放+滅巧]， 作为解调输入参数；其中，^为干设场直流强度，S为干设光强度调制值，C为正弦系数，《 为干设仪中电光调制器3调制载波引起的移相频率，Z5COSOV为振动信号源5即扬声器引 起待测目标4的振动量，辦)为环境扰动引起的振动量，6(句=DCOS+奴I); (2) 其中一路数字干设信号与COS(Csin(Ot))-并送入第一乘法器相乘，另一路数 字干设信号与Sin(Csin(Ot)) -并送入第二乘法器相乘； 做第一乘法器输出的乘积经低通滤波器后的信号为BCcos雌），分为两路，其中一路 经微分后送入第=乘法器，另一路直接送入第四乘法器；第二乘法器输出的乘积经低通滤 波器后的信号为SCsm6的，分为两路，其中一路经微分后送入第四乘法器，另一路直接送 入第=乘法器； (4) 第S乘法器输出的乘积和第四乘法器输出的乘积相减得到差值'的； (5) 对上述差值进行积分得到积分值S2C2/巧。，解调出待测目标4的振动信号为 巧巧=Dcos^/ +的句，包含扬声器引起的振动量Dcosoy和环境扰动引起的振动量姨）。
[0020] 在扬声器5距离口 5米远处产生一个60化的400化信号，由于该声压对口的振动 信号为pm量级，采用声光移频外差进行探测时，由于带宽B太宽，检测精度不够而检测不出 信号，采用本发明方案进行探测处理，可W得到信噪比较好的400化信号，解调出的语音振 动信号波形如图5所示。
[0021] W上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完 全可W在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更W及修改。本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1. 一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，其特征在于，包括信号发生单元、光 路单元和解调单元； 所述信号发生单元包括信号发生器，信号发生器的输出信号分为两路，第一路经信号 处理器后输出两路正交信号sin(Csin(?t))和cos(Csin(?t))，第二路经DA转换器 后输出相移驱动信号sin( ?t); 所述光路单兀包括激光器和电光调制器，激光器输出的光经分束器分为信号光和参考 光，参考光输入电光调制器的信号输入端，信号光输入第一分光棱镜，所述信号发生单元输 出的相移驱动信号sin(on)输入电光调制器的电信号驱动端，电光调制器在相移驱动信 号sin( ?t)的作用下输出的相移参考光输入到第二分光棱镜；通过第一分光棱镜的信号 光在待测目标表面反射后形成的返回信号光再次进入第一分光棱镜，返回信号光再反射到 第二分光棱镜，返回信号光与相移参考光在第二分光棱镜中混合并干涉形成干涉光，干涉 光输入光电探测器后经处理器输出干涉信号； 所述解调单元包括四个乘法器、两个低通滤波器、两个微分器、一个减法器和一个积分 器，解调单元的输入端连接来自所述信号发生单元的两路正交信号sin(Csin(on))及cos (Csin(on))和来自光路单元的干涉信号，干涉信号经AD转换器后分为两路，其中一路与 cos(Csin(?t))-并送入第一乘法器相乘，另一路与sin(Csin(?t))-并送入第二乘 法器相乘；第一乘法器输出的乘积经一低通滤波器后分为两路，其中一路经一微分器后送 入第三乘法器，另一路直接送入第四乘法器，第二乘法器输出的乘积经另一低通滤波器后 分为两路，其中一路经另一微分器后送入第四乘法器，另一路直接送入第三乘法器；第三乘 法器输出的乘积和第四乘法器输出的乘积送入减法器，减法器输出的差送入积分器；《为 所述电光调制器调制载波引起的移相频率； 所述第一分光棱镜正对所述待测目标的一侧，待测目标的另一侧设有振动信号源，为 待测目标提供振动信号。2. 根据权利要求1所述的一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，其特征在 于，所述激光器为窄线宽半导体激光器，工作波长为1550nm，频率稳定度为10'功率稳定 度为1%。3. 根据权利要求1所述的一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，其特征在 于，所述电光调制器的调制频率范围为lOKHz。4. 根据权利要求1所述的一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，其特征在 于，所述光电探测器为内置前级放大的PIN型探测器。5. 根据权利要求1所述的一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，其特征在 于，所述解调单元为在FPGA中通过数字逻辑实现的硬件模块。6. 根据权利要求1所述的一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，其特征在 于，所述振动信号源为扬声器。7. 激光相位载波多普勒振动信号的解调方法，其特征在于，采用正交锁相+DCM解调方 法，包括如下步骤： (1)选择两路正交信号sin(Csin(?t))及cos(Csin(?t))和一路模拟干涉信号， 模拟干涉信号经AD转换器后分为两路数字干涉信号，作为解调输入参数；《为调制载波引 起的移相频率； (2) 其中一路数字干涉信号与cos(Csin(on))-并送入第一乘法器相乘，另一路数 字干涉信号与sin(Csin(on))-并送入第二乘法器相乘； (3) 第一乘法器输出的乘积经低通滤波器后分为两路，其中一路经微分后送入第三乘 法器，另一路直接送入第四乘法器；第二乘法器输出的乘积经低通滤波器后分为两路，其中 一路经微分后送入第四乘法器，另一路直接送入第三乘法器； (4) 第三乘法器输出的乘积和第四乘法器输出的乘积相减得到差值； (5) 对上述差值进行积分得到积分值，解调出振动信号。8. 根据权利要求7所述的激光相位载波多普勒振动信号的解调方法，其特征在于，当 步骤（1)中所述数字干涉信号为G=d+ 5cos[Csm(_+￡)cosa^ + _)]时，所述第一乘 法器输出的乘积经低通滤波后的信号为5Ccos你），所述第二乘法器输出的乘积经低通滤 波后的信号为BCsm穴〇 ;其中，2为干涉场直流强度，5为干涉光强度调制值，C为正弦系 数，w为调制载波引起的移相频率，Dcos叫为振动信号源引起待测目标的振动量，神)为 环境扰动引起的振动量，印)=Dcos叫+抑）。9. 根据权利要求8所述的激光相位载波多普勒振动信号的解调方法，其特征在于，步 骤（4)中所述差值为5aC2，(l)。10. 根据权利要求9所述的激光相位载波多普勒振动信号的解调方法，其特征在于，步 骤（5)中所述积分值为炉口2/_)，解调出的振动信号为= + 。
【专利摘要】本发明公开了一种激光相位载波多普勒振动信号的检测系统，包括信号发生单元、光路单元和解调单元，解调单元的输入端连接来自所述信号发生单元的两路正交信号sin（Csin（ωt））及cos（Csin（ωt））和来自光路单元的干涉信号对待测目标的振动信号进行解调。本发明还公开了一种激光相位载波多普勒振动信号的解调方法，采用正交锁相+DCM解调方法，经过乘法、低通滤波、微分、减法和积分计算将经过电光调制的待测目标的振动信号解调出来。本发明能够以较低的成本大幅改善传统零差检测法的抗环境扰动性，同时与传统的基于声光移频激光多普勒振动检测方法精度更高，且系统光学结构简单，具有良好的环境适应性。
【IPC分类】G01H9/00
【公开号】CN104964735
【申请号】CN201510391730
【发明人】曾华林, 李博皓, 陆小英, 李耀祖, 张心宇
【申请人】江苏安智光电科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月6日