激光瞬态回波信号锁相检测技术

【摘要】在靶场测试设备中,常用的测试仪器有光幕靶与天幕靶,这些设备存在诸如价格昂贵、结构复杂及操作难度大等不足,同时它们的测试精度也不够高,因此靶场测试中迫切需要一种高精度且便于操作的设备。主动式光电靶(采用反射原理对目标进行探测)具备其自身的优点,许多学者正对其进行探索与研制,但这种设备在对高速动态目标进行探测时,所反射的回波信号十分微弱,甚至淹没于噪声中,探测后输出信号的信噪比不足,限制了其应用领域。针对此种主动式光电靶中存在的问题,本论文利用相关检测原理,设计一种新型的锁相检测电路,提高了信号的输出信噪比,增加了主动式光电靶的探测面积,可对动态目标反射的回波信号进行实时检测。本文通过查阅相关微弱信号检测技术的方法与文献,结合课题实际需要,设计了锁相检测电路来检测与提取有效弹丸信号。研究与分析了弹丸信号及其特性,通过理论论证并设计了总体实验方案,选择了适合本课题的半导体激光器与高频响的光电探测器件APD。利用Labview软件仿真调制激光光波与非调制激光光波对实验结果的影响,得出调制的激光光波所得实验效果较好,并以此为理论依据,进行了总体电路的设计,包括激光调制电路、APD供电电路、跨阻放大电路、滤波处理电路以及后续锁相放大电路。所设计电路具有较高的带宽以及良好的输出信噪比,最后通过模拟实验验证,得到了所需弹丸信号。通过软件仿真分析以及相关模拟实验验证,所设计的电路有效的抑制了干扰噪声,可以将淹没于噪声中的弹丸信号检测并提取,经处理得到了较为理想的弹丸信号,与理论分析一致,该技术有效解决了上述主动式光电靶输出信噪比不足的问题,为研制新型主动式光电靶提供了技术参考。
【作者】燕冲；
【导师】蔡荣立；
【作者基本信息】西安工业大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】靶场测试；微弱信号；锁相检测；APD；

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