一種太赫茲波多普勒干涉測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及測試領(lǐng)域，尤其是涉及一種太赫茲波多普勒干涉測量儀。本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種太赫茲波多普勒干涉測速儀，通過THz波光源裝置、THz波分束器、參考光調(diào)節(jié)裝置以及數(shù)據(jù)處理裝置進行，通過其配合完成信號的記錄。本實用新型包括THz波光源裝置、THz波分束器、參考光調(diào)節(jié)裝置、目標探測裝置以及數(shù)據(jù)采集裝置，通過THz波光源裝置、THz波分束器、參考光調(diào)節(jié)裝置，將目標靶移動后的信號光與參考光進行干涉處理后，在通過數(shù)據(jù)處理裝置的THz濾波器進行濾波，并將濾波后的干涉信號通過數(shù)據(jù)處理裝置的THz波探測器探測；然后通過數(shù)據(jù)處理裝置的示波器記錄THz波探測器輸出的信號。
【專利說明】
一種太赫茲波多普勒干涉測量儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及測試領(lǐng)域，尤其是涉及一種太赫茲波多普勒干涉測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]炮彈在膛內(nèi)的速度、加速度以及彈底壓力是火炮及炮彈發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)，對于發(fā)展內(nèi)彈道理論、研究新型火炮和輕武器以及對武器進行校驗等具有重要的意義。確定彈丸在膛內(nèi)連續(xù)運動時彈道參數(shù)的主要實驗技術(shù)有微波干涉測量技術(shù)和激光干涉測速技術(shù)。微波干涉技術(shù)受限于微波本身的波長(厘米級或毫米級)，當被測彈丸的速度較小時，如彈丸在擠進段的運動，由于彈丸的速度較低，運動距離較小，微波干涉測量結(jié)果的不確定度相對較大。激光干涉測量技術(shù)是以激光為信息載體的測量系統(tǒng)，能以較高的速度分辨率連續(xù)測量炮彈從起飛到出炮口的速度歷程，進而得到位移、加速度及彈底壓力，為火炮和炮彈發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計與檢測提供重要的實驗參數(shù)，具有廣泛的應用前景。但是激光干涉測量技術(shù)易受炮管內(nèi)煙塵的影響，往往會在彈丸運動中段由于煙塵遮擋而丟失位移信息。而且該技術(shù)采用紅外(1550nm)激光或者可見光作為光源，干涉信號的頻率較高(例如速度2km/s的干涉信號需要示波器帶寬2 2.6GHz)，對示波器帶寬及采樣率具有很高的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的發(fā)明目的在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種太赫茲波多普勒干涉測量儀，通過THz波光源裝置、THz波分束器、參考光調(diào)節(jié)裝置，將目標靶移動后的信號光與參考光進行干涉處理后，在通過數(shù)據(jù)處理裝置的THz濾波器進行濾波，并將濾波后的干涉信號通過數(shù)據(jù)處理裝置的THz波探測器探測;然后通過數(shù)據(jù)處理裝置的示波器記錄THz波探測器輸出信號。
[0004]本實用新型采用的技術(shù)方案是這樣的:
[0005]—種太赫茲波多普勒干涉測量儀包括:
[0006]THz波光源裝置，用于產(chǎn)生太赫茲光；
[0007]THz波分束器，用于將太赫茲光反射為參考光，同時透射為信號光；并將參考光調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)并反射的參考光與目標探測裝置調(diào)節(jié)并反射的信號進行合成，形成干涉信號；
[0008]參考光調(diào)節(jié)裝置，用于對THz波分束器產(chǎn)生的參考光進行全反射處理；
[0009]目標探測裝置，用于通過移動的目標靶反射處理后信號光；
[0010]數(shù)據(jù)采集裝置，包括THz濾波器、THz波探測器、示波器；用于通過THz濾波器對THz波分束器處理后的干涉信號進行濾波，并將濾波后的干涉信號通過THz波探測器探測;然后通過示波器記錄THz波探測器輸出的信號。
[0011 ]進一步的，所述THz波光源裝置包括用于發(fā)射連續(xù)太赫茲波的THz波發(fā)生器以及防止太赫茲波反射或后向散射光返回的隔離器;所述隔離器至于THz波產(chǎn)生器及THz分束器之間。
[0012]進一步的，所述參考光調(diào)節(jié)裝置包括:
[0013]THz全反射鏡，用于將THz分束器反射出作為參考光的太赫茲波反射；
[0014]THz可調(diào)衰減器，用于將THz全反射鏡反射回的太赫茲波通過THz分束器進入THz探測器。
[0015]進一步的，所述目標探測裝置包括THz擴束器、Thz偏振器以及THz波準直及收集器；
[0016]THz擴束器，用于將THz波分束器投射后的信號光進行擴束，以及對THz波準直及收集器返回的信號光進行縮束并收集；
[0017]THz偏振器，用于將THz擴束器擴束后的信號光進行偏振態(tài)調(diào)節(jié)；以及將THz波準直及收集器反射回的信號光進傳遞給THz擴束器；
[0018]THz波準直及收集器，用于對THz擴束器處理后的信號光進行準直調(diào)節(jié)，以及對目標靶返回的信號光進行收集。
[0019]進一步的，所述數(shù)據(jù)處理裝置還包括；用于減少雜散光干擾干涉信號的THz波匯聚透鏡;所述THz波產(chǎn)生器還包括用于對太赫茲波光束進行準直，減小光束發(fā)散角的準直透鏡，所述準直透鏡放置于THz波產(chǎn)生器與隔離器之間。
[0020]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:
[0021]本實用新型通過THz波光源裝置、THz波分束器、參考光調(diào)節(jié)裝置、目標探測裝置以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于通過THz濾波器對THz波分束器處理后的干涉信號進行濾波，并將濾波后的干涉信號通過THz波探測器探測；然后通過示波器記錄THz波探測器輸出的信號，所采用的光源為太赫茲波，這是一種頻率處在0.lTHz-30THz (ITHz = I X 112Hz，對應波長為300μπι)范圍內(nèi)的電磁波。相對于微波，本裝置采用的太赫茲波波長較短，因此具有位移分辨率高的優(yōu)點，而且由于太赫茲波波長一般比煙塵顆粒要大，因此對煙塵具有較好的穿透性。另外，干涉條紋頻率較低，可有效降低所需探頭及示波器的帶寬。
【附圖說明】
[0022]圖1是本裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0024]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]工作原理:太赫茲源產(chǎn)生器發(fā)射的連續(xù)太赫茲輻射首先經(jīng)準直透鏡進行準直，主要目的是減小光束發(fā)散角，改善其方向性。準直后的太赫茲波接著經(jīng)過一個隔離器，主要目的是為了防止光路中反射或后向散射光返回進太赫茲光源，對其功率或頻率等進行干擾，從而影響測量結(jié)果。然后由一塊THz分束鏡將太赫茲波分為兩束，其中反射的一束作為參考光，透射的一束作為信號光。參考光垂直入射到THz全反射鏡上進行反射，并經(jīng)THz分束鏡透射后入射到太赫茲波探測器上。在THz全反射鏡和THz分束鏡之間加了一個可調(diào)衰減器，目的是根據(jù)實際情況平衡信號光和參考光的功率，以盡量減少由于干涉的兩束光光強不同造成的干涉條紋對比度下降。信號光在從干涉測量儀(本發(fā)明)出射前要先進行準直，這可通過THz波擴束器(兩塊透鏡)組合來實現(xiàn)，THz波擴束器中的兩個透鏡具體參數(shù)要根據(jù)測量目標的距離來確定。另外，為保持太赫茲波的偏振態(tài)，需要在干涉測量儀(本發(fā)明)出射口加一塊THz起偏器。最后，在目標靶前，還需要一個THz波準直及收集器(兩個透鏡組合)來實現(xiàn)太赫茲波的聚焦和收集反射回的太赫茲波。另外，為使合束后的干涉信號更好得被探測器記錄，在THz分束器和THz探測器之間加了一塊THz匯聚透鏡，為減少雜散光對測量結(jié)果的影響，并在探測器前加了一個太赫茲濾波器。從THz探測器輸出的與干涉信號對應的電壓值變化由示波器顯示并記錄。
[0026]—、太赫茲波干涉測量儀的具體包括:
[0027]太赫茲波光源，準直透鏡，隔離器，THz分束器，THz可調(diào)衰減器，THz全反射鏡，THz波擴束器，THz波偏振器，THz波準直器與收集器，目標靶，THz波探測器，示波器，計算機。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
[0028]THz波光源:發(fā)射出某一頻率的連續(xù)太赫茲波。
[0029]準直透鏡:對太赫茲波光束進行準直，減小光束發(fā)散角，改善其方向性。
[0030]隔離器:防止光路中太赫茲波的反射或后向散射光返回進太赫茲光源，對其功率或頻率等進行干擾，從而影響測量結(jié)果。
[0031 ] THz分束器:將THz波分為兩束，其中反射的一束作為參考光，透射的一束作為信號光。
[0032]THz全反射鏡:用于將作為參考光的太赫茲波反射進入THz波探測器。
[0033]THz可調(diào)衰減器:對透過其的太赫茲波參考光的功率進行調(diào)節(jié)。
[0034]THz波擴束器:將作為信號光的THz波進行擴束。
[0035]THz波偏振器:用于保持太赫茲波的偏振態(tài)。
[0036]THz波準直與收集器:用于對信號光從干涉儀出射前的準直，以及從目標靶返回的信號光的收集。
[0037]THz波探測器:用于探測THz波的光強。
[0038]示波器:記錄THz波探測器輸出的信號。
[0039]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種太赫茲波多普勒干涉測量儀，其特征在于包括: THz波光源裝置，用于產(chǎn)生太赫茲光； THz波分束器，用于將太赫茲光反射為參考光，同時透射為信號光;并將參考光調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)并反射的參考光與目標探測裝置調(diào)節(jié)并反射的信號進行合成，形成干涉信號； 參考光調(diào)節(jié)裝置，用于對THz波分束器產(chǎn)生的參考光進行全反射處理；目標探測裝置，用于通過移動的目標靶反射處理后信號光； 數(shù)據(jù)采集裝置，包括THz濾波器、THz波探測器、示波器；用于通過THz濾波器對THz波分束器處理后的干涉信號進行濾波，并將濾波后的干涉信號通過THz波探測器探測;然后通過示波器記錄THz波探測器輸出的信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲波多普勒干涉測量儀，其特征在于所述THz波光源裝置包括用于發(fā)射連續(xù)太赫茲波的THz波發(fā)生器以及防止太赫茲波反射或后向散射光返回的隔離器;所述隔離器至于THz波產(chǎn)生器及THz分束器之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲波多普勒干涉測量儀，其特征在于所述參考光調(diào)節(jié)裝置包括: THz全反射鏡，用于將THz分束器反射出作為參考光的太赫茲波反射； THz可調(diào)衰減器，用于將THz全反射鏡反射回的太赫茲波通過THz分束器進入THz探測器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲波多普勒干涉測量儀，其特征在于所述目標探測裝置包括THz擴束器、Thz偏振器以及THz波準直及收集器； THz擴束器，用于將THz波分束器投射后的信號光進行擴束，以及對THz波準直及收集器返回的信號光進行縮束并收集； THz偏振器，用于將THz擴束器擴束后的信號光進行偏振態(tài)調(diào)節(jié)；以及將THz波準直及收集器反射回的信號光進傳遞給THz擴束器； THz波準直及收集器，用于對THz擴束器處理后的信號光進行準直調(diào)節(jié)，以及對目標靶返回的信號光進行收集。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太赫茲波多普勒干涉測量儀，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理裝置還包括；用于減少雜散光干擾干涉信號的THz波匯聚透鏡;所述THz波產(chǎn)生器還包括用于對太赫茲波光束進行準直，減小光束發(fā)散角的準直透鏡，所述準直透鏡放置于THz波產(chǎn)生器與隔離器之間。
【文檔編號】G01L5/00GK205506097SQ201620102594
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月1日
【發(fā)明人】劉喬, 翟召輝, 朱禮國, 王德田, 孟坤, 鐘森城, 李江, 杜良輝, 周平偉, 彭其先, 李澤仁, 趙劍衡
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所