激光外差测振及FPGA实现（1）

一、基础理论1、多普勒效应指波源和观察者之间有相对运动时观察者接收到的波频率与波源发射频率不同的现象。最经典的例子是一辆鸣笛的火车朝你驶来时你听到的音调变高即频率变大离你而去时音调变低即频率变小。多普勒效应的本质是波在介质中传播速度不变但是波长被相对运动“压缩”或者“拉长”了。这里影响了观测者接收到的频率。2、运动物体的多普勒频移假设激光光源、运动物体观察者之间的位置关系如下图所示并设定光源S和观察者Q相对不动而物体P以速度V运动。由S发出的光照射到P后发生散射至Q位置被接收。现在讨论Q点接收到的频率。在这个过程中因为P点在运动因此实际上发生了2次频移。首先P点接收到的频率因P与S的相对运动而发生了频移设定此处频移为接着P处散射的光由Q接收因相对运动而再次发生频移此处的为。利用单次的频移公式​由此可知观测者Q点相对于光源S的多普勒频移为​​​​​​​考虑到物体运动速度远远小于光速即vc上述式子即变为当光波沿反射方向时有则有如光沿着传播方向运动时即θ0此时既可以得到前述的频移公式Polytec的激光测振仪的介绍。https://space.bilibili.com/701148706/favlist?fid1158130306ftypecreate3、激光光路结构直接照搬参考文献中的内容选用的是Polytec的激光器内部含有激光器光源探测器等输出的是经光电转换后得到的与干涉波形相对应的电信号。简单描述如下激光器出射光频率为f0经过偏振分光镜 1 后分为参考光和信号光信号光两次经过 1/4 波片并经被测目标反射后频率变为 f0±△f参考光经过声光移频器调制后频率变为f0fc两束光在分光镜合光并发生干涉光电探测器得到的频率为fc±△f。fc为声光移频器 移动的频率这就是典型的马赫-曾德外差式激光干涉结构。至此我们能够得到输出信号形式如下其中A和分别表示幅值和相位频率则为fc±△f。未完待续............---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------参考文献1、《激光多普勒测振数据处理及其应用研究》汪辉浙江大学2、《激光多普勒测振技术研究》刘相哈尔滨工业大学