多普勒激光雷达相位调制技术的研究.pdf

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1、国内图书分类号：TN247学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工程硕士学位论文多普勒激光雷达相位调制技术的研究硕士研究生：赵东迪导师：赵卫疆副教授申请学位：工学硕士学科、专业：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2018年6月25日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN247U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONPHASEMODULATIONTECHNOLOGYOFDOPPLERLIDARCa

2、ndidate：ZhaoDongdiSupervisor：AssociateProf.ZhaoWeijiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsAffiliation：Dept.ofOptoelectronicsInformationScienceandTechnologyDateofDefence：June25th,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTe

3、chnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要多普勒激光雷达是一种测风雷达，它通过测量大气分子和气溶胶运动产生的多普勒频移来实现风速的测量解决风速测量时的精度问题是多普勒激光雷达发展过程中常被提及的问题。基于此，本文提出了一种激光工作点的锁定方式和一种利用相位调制技术进行多普勒频移测量的探测方法。在激光工作点的锁定方式方面，本文首先通过理论研究阐述工作点锁定方式的工作原理，然后对基于LabVIEW平台编写的PID控制程序进行了详细的介绍，然后利用相关的整定方法对本文中使用的PI型控制器进行参数的整定并将整定好的参数带入控制系统中，能够

4、获得0.75MHz的锁定精度。在相位调制技术鉴频方法方面，本文首先从理论上对相位调制技术鉴频方法进行详细的阐述。该方法是利用空间相位调制器与F-P标准具进行配合进行频移测量的，经过相位调制器调制的信号光可以看成原频带与两个相位相反的边频带的形式，原频带对应的F-P标准具的透过率不同，两个边频带经过F-P标准具后，受到F-P标准具的影响不同，因此能够通过对信号光中的调制分量进行提取计算，得出此时的多普勒频移。然后本文从仿真的角度上对相位调制技术鉴频方法进行了研究，针对鉴频方法中的一些参数进行了相关研究，得出能够提高相位调制技术鉴频效率的

5、参数，并且基于仿真模型对米氏散射和瑞利散射在相位调制技术中的影响做了相关探究，发现当米氏散射光强在后向散射光强中占的比例越大，鉴频效果越好。最后，本文从实验的角度对相位调制技术鉴频方法进行了研究，实验内容包括无目标实验和有目标的测量实验，无目标实验中针对一些参数对鉴频效率的影响进行对比分析，基于实验中使用的光学系统总结出了适合相位调制技术使用的相关参数。通过测量回波信号的形式对频移进行测量，并且证实在拍频振幅零点附近的位置，测量误差能够保证在2MHz范围内。关键词：多普勒频移；F-P标准具；工作点锁定；PID控制器；相位调制-I-哈尔

6、滨工业大学硕士学位论文AbstractDopplerlidarisawindmeasurementlidar.ItmeasuresthewindspeedbymeasuringtheDopplershiftgeneratedbyatmosphericmoleculesandaerosolmotion.SolvingtheaccuracyprobleminwindspeedmeasurementisafrequentlymentionedissueinthedevelopmentofDopplerlidar.Basedonthis,th

7、ispaperproposesalockingmethodoflaserworkingpointandadetectionmethodusingphasemodulationtechnologytomeasuretheDopplerfrequencyshift.Intermsofthelockingmethodofthelaserworkingpoint,thispaperfirstdescribestheworkingprincipleoftheworkingpointlockingmethodthroughtheoreticalr

8、esearch,thendescribesthePIDcontrolprogramwrittenontheLabVIEWplatformindetail,thenusetherelevanttuningmethodtos