DE3144805A1 - Method for measuring relative movements by means of laser radiation in accordance with the Doppler radar principle - Google Patents
Method for measuring relative movements by means of laser radiation in accordance with the Doppler radar principleInfo
- Publication number
- DE3144805A1 DE3144805A1 DE19813144805 DE3144805A DE3144805A1 DE 3144805 A1 DE3144805 A1 DE 3144805A1 DE 19813144805 DE19813144805 DE 19813144805 DE 3144805 A DE3144805 A DE 3144805A DE 3144805 A1 DE3144805 A1 DE 3144805A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser
- frequency difference
- relative movements
- measuring relative
- doppler radar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S17/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Verfahren zur Messung von Relativbewegungen mittels Laserstrahlung nach dem Dopplerradarprinzip Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Relativbewegungen mittels Laserstrahlung nach dem Dopplerradarprinzip, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Method for measuring relative movements by means of laser radiation According to the Doppler radar principle The invention relates to a method for measuring Relative movements by means of laser radiation according to the Doppler radar principle, according to the Preamble of claim 1.
Die Anwendung von Laserstrahlung für die Messung von Relativgeschwindigkeiten ist bekannt, A. Javan, E.A. Ballik, W.L. Bond, J. Opt. Soc. Am. 52, 96 (1961). The use of laser radiation for measuring relative speeds is known to A. Javan, E.A. Ballik, W.L. Bond, J. Opt. Soc. At the. 52, 96 (1961).
Die Messung beruht auf dem Prinzip des optischen Uberlagerungsempfangs.
Ein Laserstrahl (Sendestrahl) der Frequenz Lts trifft auf ein bewegtes Objekt. Dieses
streut einen Bruchteil der gesendeten Intensität auf die Empfangsoptik. Entsprechend
der Relativgeschwindigkeit v R des Objekts zur Sende-/Empfangsapparatur ist die
Frequenz tE der rückgestreuten Strahlung (Empfangssignal) um den Betrag "dopplerverschoben",
Es gilt:
c P Lichtgeschwindigkeit Wird das optische Empfangssignal tE tS + D mit dem Strahl
der Frequenz bLO eines Lokaloszillators, der vom Sendestrahl einen Frequenzabstand
au hat, auf einem optischen Detektor überlagert, so ergibt sich ein
elektrisches
Signal der Zwischenfrequenz tZF #ZF = (#S + #D) - #LO = ( #S - #LO) + #D = ## +
#D (2) 5 Da #ZF gemessen werden kann und AZ bekannt ist, kann aus (1) und (2) die
Relativgeschwindigkeit bestimmt
Allerdings ist es technisch aufwendig. Entweder man verwendet zwei verschiedene Laser, die durch umfangreiche Maßnahmen so stabilisiert werden, daß ar konstant bleibt, oder die Laserintensität eines Lasers wird in zwei Teilstrahlen (Sendestrahl und LO-Strahl) aufgespaltet. Durch geeignete resonatorexterne Modulation (elektro-optisch oder akusto-optisch) eines Teilstrahls erzielt man den notwendigen Frequenzversatz a t. In der Regel sind diese Modulationsverfahren sehr aufwendig und reduzieren sie die verwertbaren Strahlungsleistungen.However, it is technically complex. Either you use two various lasers, which are stabilized by extensive measures so that ar remains constant, or the laser intensity of a laser is split into two partial beams (Transmit beam and LO beam) split. By suitable modulation external to the resonator (electro-optical or acousto-optical) of a partial beam one achieves the necessary Frequency offset a t. As a rule, these modulation methods are very complex and reduce the usable radiation output.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messung von Relativbewegungen nach dem Heterodynverfahren mit geringerem technischem Aufwand zu bewerkstelligen. The invention is based on the object of measuring relative movements to accomplish according to the heterodyne process with less technical effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, wie es durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. According to the invention, this object is achieved with a method such as it is characterized by claim 1. Developments of the invention are in the Described subclaims.
Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der Wechselwirkung bzw. spontanen Kopplung transversaler Lasermoden, wie sie in den Patentanmeldungen P 31 25 544.2 und P 31 43 057.0 "Wellenleiter und TEA-LaserW beschrieben ist. Basierend auf dieser Wechselwirkung transversaler Lasermoden können durch eine gezielte Einflußnahme (z.B. Ausblenden der Teilstrahlen, Verwendung von Auskoppelspiegeln örtlich unterschiedlicher Reflexion). aus einem einzigen Laserresonator Laserstrahlen mit geeigneten Differenzfrequenzen für das Heterodynverfahren erhalten werden. The invention is based on the exploitation of the interaction or spontaneous Coupling of transverse laser modes, as described in patent applications P 31 25 544.2 and P 31 43 057.0 "Waveguide and TEA-LaserW. Based on this Interaction of transversal laser modes can be achieved through a specific influence (e.g. masking out the partial beams, using decoupling mirrors that are locally different Reflection). from a single laser resonator laser beams with suitable difference frequencies for the heterodyne method can be obtained.
Wie in der Patentanmeldung P 31 43 057.0 für den Spezialfall von Wellenleiter- und- TEA-Laser beschrieben, kann die Laserstrahlung durch gezielte Veränderung der Parameter des Laserresonators hinsichtlich ihrer Amplitude, Frequenz und Polarisation verändert werden. Solche Maßnahmen sind 1. Verkippen und/oder dreidimensionales Verformen der Resonatorspiegel, 2. Änderung der Resonatorlänge, 3. sämtliche Möglichkeiten der mechanischen Verformung der Resonatorgeometrie, z.B. Querschnittsverä.nderungen und Durchbiegen des Plasmarohrs, 4.. Verformung des aktiven Lasermediums, 5. Änderung der Resonatorsymmestrie, zum Beispiel des Reflexionsvermögens des Plasmarohrs, 6. Kombination dieser Maßnahmen. As in the patent application P 31 43 057.0 for the special case of Waveguide and TEA laser described, the laser radiation can be targeted Change in the parameters of the laser resonator with regard to their amplitude, frequency and polarization can be changed. Such measures are 1. Tilting and / or three-dimensional Deforming the resonator mirror, 2. Changing the resonator length, 3. All possibilities the mechanical deformation of the resonator geometry, e.g. changes in cross-section and bending of the plasma tube, 4th .. deformation of the active laser medium, 5th modification resonator symmetry, for example the reflectivity of the plasma tube, 6. Combination of these measures.
Darüber hinaus besitzt die Strahlung der einzelnen Teilbereiche des Modenbildes unterschiedliche optische Trägerfrequenzen, wobei die entsprechenden Differenzfrequenzen durch die oben genannten Maßnahmen in weiten Bereichen einstellbar sind. In addition, the radiation from the individual areas of the Modesbildes different optical carrier frequencies, with the corresponding Difference frequencies through the above measures in wide Ranges are adjustable.
Mit Hilfe einfacher Verfahren, vergleiche die Patentanmeldung P 31 43 056.2 "Laser mit Intensitätsmodulation" können die Differenzfrequenzen bis auf einige Hz Bandbreite langzeit-stabilisiert werden. Die Kurzzeitschwankungen des Lasers wirken sich auf beide Laserstrahlen annähernd in gleicher Weise aus, so daß auch in dieser Hinsicht das neue Verfahren den bisherigen Verfahren klar überlegen ist. Aufgrund der einfachen Stabilisierungsmaßnahmen mittels Regelkreisen kann die Meßgenauigkeit der Apparatur ohne wesentlichen Mehraufwand um mehrere Größenordnungen erhöht werden. With the help of simple procedures, compare patent application P 31 43 056.2 "Lasers with intensity modulation" can use the difference frequencies up to a few Hz bandwidth are long-term stabilized. The short-term fluctuations of the Lasers have almost the same effect on both laser beams, so that In this respect, too, the new process is clearly superior to the previous process is. Due to the simple stabilization measures by means of control loops, the Measurement accuracy of the apparatus by several orders of magnitude without significant additional effort increase.
Die Vorteile der Erfindung gegenüber den bisherigen Verfahren liegen in der Tatsache, daß mit einem Bruchteil des bislang notwendigen technischen Aufwandes eine erheblich höhere Meßgenauigkeit bei der Bestimmung von Relativgeschwindigkeiten erreicht werden kann. The advantages of the invention over the previous methods are in the fact that with a fraction of the previously necessary technical effort a considerably higher measurement accuracy when determining relative speeds can be reached.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813144805 DE3144805C2 (en) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | Process for measuring relative movements by means of laser radiation according to the Doppler radar principle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813144805 DE3144805C2 (en) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | Process for measuring relative movements by means of laser radiation according to the Doppler radar principle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3144805A1 true DE3144805A1 (en) | 1983-05-26 |
DE3144805C2 DE3144805C2 (en) | 1986-09-11 |
Family
ID=6146143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813144805 Expired DE3144805C2 (en) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | Process for measuring relative movements by means of laser radiation according to the Doppler radar principle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3144805C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2572806A1 (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-09 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | METHOD FOR DETERMINING THE SIGN AND VALUE OF A FREQUENCY OFFSET |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2141583A1 (en) * | 1971-06-11 | 1973-01-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
GB2075787A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-18 | Secr Defence | Measuring velocity by doppler shift of laser radiation |
DE3125544A1 (en) * | 1981-06-29 | 1983-01-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Stable optical resonator for lasers |
DE3143056A1 (en) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Laser with intensity modulation |
DE3143057A1 (en) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Waveguide and TEA laser |
-
1981
- 1981-11-11 DE DE19813144805 patent/DE3144805C2/en not_active Expired
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2141583A1 (en) * | 1971-06-11 | 1973-01-26 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
GB2075787A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-18 | Secr Defence | Measuring velocity by doppler shift of laser radiation |
DE3125544A1 (en) * | 1981-06-29 | 1983-01-13 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Stable optical resonator for lasers |
DE3143056A1 (en) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Laser with intensity modulation |
DE3143057A1 (en) * | 1981-10-30 | 1983-05-19 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Waveguide and TEA laser |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Journal of the Optical Society of America, Vol.52, No.1, January 1962, S.96-98 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2572806A1 (en) * | 1984-11-05 | 1986-05-09 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | METHOD FOR DETERMINING THE SIGN AND VALUE OF A FREQUENCY OFFSET |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3144805C2 (en) | 1986-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0314709B1 (en) | Two-wavelength interferometry with optical heterodyne process | |
DE2058064C3 (en) | Interferometric device for determining the composition of a substance | |
EP0008089B1 (en) | Laser pulse range finder having an optical correlator | |
DE60100064T2 (en) | Determination of the properties of an optical device | |
DE68914472T2 (en) | Method and device for measuring vibrations. | |
DE69000355T2 (en) | DEVICE FOR MEASURING WIND SPEED AT MEDIUM HEIGHTS. | |
EP0706661B1 (en) | Optical method of measuring an alternating electrical current, including temperature compensation, and a device for carrying out the method | |
DE69210506T2 (en) | Frequency modulated coherent optical transmission system with continuous polarization scrambling | |
DE3638583A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE DISPERSION OF OPTICAL FIBERS | |
EP0075032B1 (en) | Method for interferometric surface topography | |
DE4400680C2 (en) | Device for determining changes in distance of an object | |
EP3612860B1 (en) | Lidar measuring device | |
DE68905384T2 (en) | DEVICE FOR CORRELING LIGHT INTENSITY. | |
DE69629248T2 (en) | Method and device for measuring the non-linear refractive index coefficient of a single-wave optical waveguide | |
DE2100236A1 (en) | Arrangement for measuring optical path lengths using interferometric methods | |
DE102018216636A1 (en) | Device for scanning the distance of an object | |
DE3144805A1 (en) | Method for measuring relative movements by means of laser radiation in accordance with the Doppler radar principle | |
DE2850743C3 (en) | Method and device for measuring the deviation of the transmission beam from the optical axis of the receiving telescope in a lidar device | |
DE69202780T2 (en) | Method and device for interferometric absolute measurements of physical quantities. | |
DE102019209937A1 (en) | Device and method for the scanning distance determination of an object | |
DE3918812A1 (en) | Distance-measuring heterodyne interferometer | |
DE1623151A1 (en) | Method and device for measuring and regulating the mass of profile pieces | |
EP0776536B1 (en) | Stabilised multi-frequency light source and method of generating synthetic light wavelengths | |
EP0322077A3 (en) | Optical backscattering device | |
DE69104278T2 (en) | Method for measuring the non-linear refractive index coefficient of an optical component with a bistable cavity resonator. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 8000 MUENCHEN, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |