CN117491675A - 一种单波长三维激光测速装置及方法 - Google Patents

一种单波长三维激光测速装置及方法 Download PDF

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CN117491675A CN202311241632.2A CN202311241632A CN117491675A CN 117491675 A CN117491675 A CN 117491675A CN 202311241632 A CN202311241632 A CN 202311241632A CN 117491675 A CN117491675 A CN 117491675A
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Abstract

本发明公开的一种单波长三维激光测速装置及方法，属于光电测量技术领域。本发明利用被测物表面对于激光的衍射或散射效应，使用一个波长的单色激光照射，利用空间上对称分布的不同激光接收器件接收被测目标散射的不同激光分量，构建出相互正交的三个空间方向的运动速度测量部分，将被测对象的空间运动速度分解为相互正交的三个方向的速度分量，分别使用不同路径的测量激光执行同步测量，再合成形成三维运动速度的测量结果输出，从而实现三维运动速度的测量。本发明使用外差式测量原理，能够同时给出运动速度的幅度和方向，完整表征其矢量特性。本发明使用相互正交的空间光路布局，没有互相干扰的问题。本发明能适应不同距离条件下的三维速度测量。

Description

一种单波长三维激光测速装置及方法
技术领域
本发明涉及一种单波长三维激光测速装置及方法，属于光电测量技术领域。
背景技术
物质处于永恒的运动之中，因而，运动参数的测量是人类社会生产实践活动中的基本需求之一，通常，其涉及速度、位移、加速度三个运动参量的测量，三者均属于运动参量的表征方式。它们之间既有区别，又有联系，位移量属于速度量的积分，加速度量则是速度量的微分。有了其中之一，就可以通过计算和初始条件限定，获得另外两者。
由于运动中的物体的轨迹可以有直线、平面曲线、三维空间曲线等不同形式，相应地，导致物体运动速度有一维直线速度、二维平面曲线速度、三维空间曲线速度的测量与表征方式，并且研究发展了相适应的传感器和传感器组完成相应功能。
通常，运动测量传感器中，使用惯性原理进行运动加速度测量，进而获得运动速度和运动位移。它客观上需要将传感器安装到运动物体上，由此产生了安装传感器引起的众多问题，对于轻、薄、小、软等众多物体的运动速度，无法使用传感器方法进行有效测量。
激光测振仪是一种通用、基础性振动、冲击测量仪器，可用于运动速度、位移、加速度的测量，属于具有高精度、非接触、对被测对象无附加干扰和影响的测量仪器，其测量机理是使用了相对运动物体之间的激光多普勒效应。由于激光善于走直线，而不能拐弯，通常用于一维直线运动的速度、位移和加速度的测量，并且要求，测量过程中，运动速度方向要与测量激光相互平行或垂直，否则会带来额外测量误差。
对于具有空间曲线轨迹运动的三维运动速度的测量，往往使用三组相互正交的激光测振仪同时执行测量，然后进行矢量合成方式获得合成速度。由此产生的问题是，三组相互正交的测速激光，由于空间遮挡等限制，很难照射到同一目标点上，因而造成测量局限性和由此产生的测量误差，极大限制了其应用场合与应用对象。因此，三维激光测速成为运动测量中的一个难点问题。
发明内容
针对三维激光测速中存在的空间遮挡问题，以及测量激光不能走曲线，只能走直线的特点，本发明的目的是提供一种单波长三维激光测速装置及方法，利用被测物表面对于激光的衍射或散射效应，使用一个波长的单色激光照射，利用空间上对称分布的不同激光接收器件接收被测目标散射的不同激光分量，构建出相互正交的三个空间方向的运动速度测量部分，将被测对象的空间运动速度分解为相互正交的三个方向的速度分量，分别使用不同路径的测量激光执行同步测量，再合成形成三维运动速度的测量结果输出，从而实现三维运动速度的测量。本发明能够适应不同距离条件下的三维速度测量。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明公开的一种单波长三维激光测速装置，包括激光器、隔离器、开关、偏振分光镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、被测对象、第一布拉格盒、第二布拉格盒、第三布拉格盒、反射镜、第一组合棱镜、第二组合棱镜、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集系统和电子计算机。
定义被测对象位于O点，第二透镜位于C点，第三透镜位于D点。O点、C点、D点形成等腰三角形，B点位于C点、D点的中点。第四透镜位于E点，第五透镜位于F点。偏振分光镜位于G点。O点、E点、F点形成等腰三角形，B点位于E点、F点的中点。O点、C点、D点三点所确定的平面与O点、E点、F点三点所确定的平面垂直。O点、B点、G点在一条直线上。
BO方向为x方向；BE方向为y方向；BC方向为z方向。
沿O点、B点、G点轴线上依次布设有激光器、隔离器、开关、第一组合棱镜、第七透镜、第二光电探测器、第二组合棱镜、第八透镜、第三光电探测器。
反射镜位于H点。
几何关系满足如下约束条件：CD⊥OB，BC＝BD；EF⊥OB，BE＝BF；CD⊥EF；光程长度GB＝GH；B为CD与GO的交点；B也为EF与GO的交点；B还为EF与CD的交点。
第一布拉格盒位于G点和H点轴线上。第二布拉格盒位于第二透镜与第一组合棱镜形成的光路上。第三布拉格盒位于第四透镜与第一组合棱镜形成的光路上。第六透镜位于偏振分光镜与第一光电探测器形成的光路上。
数据采集系统用于采集第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器的探测数据。电子计算机分别与开关、数据采集系统相连并进行数据传输。
本发明公开的一种单波长三维激光测速方法，基于一种单波长三维激光测速装置实现。本发明公开的一种单波长三维激光测速方法，工作方法为：
1)距离测量；
由激光器输出波长为λ的激光，穿过隔离器，到达开关，由电子计算机控制开关的通断，产生方波光脉冲信号输出到偏振分光镜，被偏振分光镜一分为二；
一束参考激光经过第一布拉格盒，然后，经过反射镜反射回来，再次经过第一布拉格盒，穿过偏振分光镜与另一束测量激光合束；
另一束测量激光穿过第一透镜，到达被测对象，经被测对象反射回来后，再次穿过第一透镜，被偏振分光镜反射，与前一束参考激光合束。
参考激光与测量激光这两束激光合束后，经过第六透镜聚焦，通过第一光电探测器，探测到包含参考光反射光脉冲和测量光反射光脉冲叠加形成的双脉冲信号波形，该双脉冲信号波形经过数据采集系统进行数据采集后，通过电子计算机进行测量运算，获得该双脉冲之间的时间差Δτ，即为测量光与参考光之间的光程差2LOB对应的时间差，然后，通过公式(1)获得O、B之间的距离LOB的测量值为：
其中，c为光速；
2)速度测量；
由激光器输出的波长为λ的激光，先后穿过隔离器、开关，到达偏振分光镜，被偏振分光镜一分为二；第一路为穿过偏振分光镜后前往第一透镜的测量光，第二路为被反射往第一布拉格盒的参考光。
第一路测量光穿过第一透镜，照射到被测对象上，经被测对象散射回来后，形成各个方向的散射激光，分别被第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜所接收；其中：
(1)z方向上；
被测对象散射回来的散射光1，穿过第二透镜、经过第三布拉格盒产生固定频移Δfc，再经过第二组合棱镜，与散射光2合束；
被测对象散射回来的散射光2，穿过第三透镜、再经过第二组合棱镜，与散射光1合束；
散射光1、散射光2两束激光合束后，通过第八透镜聚焦产生干涉，被第三光电探测器探测到包含被测对象的z方向运动速度分量vz造成的多普勒频移ΔfC,D的调频信号，该调频信号经过数据采集系统进行数据采集后，使用电子计算机进行解调运算获得vz造成的多普勒频移ΔfC,D，通过公式(2)计算获得vz为：
其中，vz为被测对象的z方向运动速度分量；λ为激光器输出激光的波长；ΔfC,D为C点和D点之间的多普勒频移幅度值；dCD为C点和D点之间的距离值；
(2)y方向上；
被测对象散射回来的散射光3，穿过第四透镜、经过第二布拉格盒产生固定频移Δfb，再经过第一组合棱镜，与散射光4合束；
被测对象散射回来的散射光4，穿过第五透镜、再经过第一组合棱镜，与散射光3合束；
散射光3、散射光4两束激光合束后，通过第七透镜聚焦产生干涉，被第二光电探测器探测到包含被测对象的y方向运动速度分量vy造成的多普勒频移ΔfE,F的调频信号，该调频信号经过数据采集系统进行数据采集后，使用电子计算机进行解调运算获得vy造成的多普勒频移ΔfE,F，通过公式(3)计算获得vy为：
其中，vy为被测对象的y方向运动速度分量；λ为激光器输出激光的波长；ΔfE,F为E点和F点之间的多普勒频移幅度值；dEF为E点和F点之间的距离值；LOB为OB两点之间的距离值；
(3)x方向上；
被测对象散射回来的散射光5，穿过第一透镜，被偏振分光镜反射，与第二路参考光合束；
由偏振分光镜反射的第二路参考光，穿过第一布拉格盒产生固定频移Δfa，被反射镜反射，再次穿过第一布拉格盒产生固定频移Δfa，穿过偏振分光镜与散射光5合束；
两束激光合束后，穿过第六透镜聚焦产生干涉，通过第一光电探测器，探测到包含被测对象的x方向运动速度分量vx造成的多普勒频移ΔfOG的调频信号，该调频信号经过数据采集系统进行数据采集后，通过电子计算机进行解调运算获得vx造成的多普勒频移ΔfOG，使用公式(4)计算获得vx为：
其中，vx为被测对象的x方向运动速度分量；λ为激光器输出激光的波长；ΔfOG为G点和O点之间的多普勒频移幅度值；
获得x、y、z三个方向的速度分量后，被测对象的三维运动速度合成结果v为：
即实现对被测对象的单波长三维激光测速。
进一步，采用外差式测量方法进行三个不同方向上散射激光的速度测量，同时测算出速度幅值和方向信息。
进一步，所数据采集系统各个采集通道的信号波形是同步采集。
有益效果：
1、本发明公开的一种单波长三维激光测速装置及方法，使用一个波长激光照射到运动目标后，在不同方向产生的散射激光，分别测量运动目标对象在相互垂直的三个方向的运动速度分量，合成运动目标的三维运动速度，实现单波长三维激光测速。
2、本发明公开的一种单波长三维激光测速装置及方法，通过单一波长激光的共光路散射激光测速，避免三维激光测速中的遮挡问题，并且能够获得任意方向上的运动速度测量值，无需有运动目标必须与测量光垂直或平行的测量要求。
3、激光多普勒频移测速法需要用到距离参量，本发明公开的一种单波长三维激光测速装置及方法，采用自测距，首先对于被测目标的距离进行测量，再执行速度测量，能够适应不同距离条件下的三维速度测量。
4、本发明公开的一种单波长三维激光测速装置及方法，通过相互正交的空间光路布局，将三维运动速度测量的复杂问题简化为三个方向上的一维简单问题进行处理，并且三个方向可以互相独立，没有互相干扰的问题。
5、本发明公开的一种单波长三维激光测速装置及方法，在三个方向上，均使用外差式测量，因而，能够同时给出速度的幅度和方向，完整表征其矢量特性。
附图说明
图1为本发明公开的一种单波长三维激光测速装置的结构示意图。
其中：1—激光器、2—隔离器、3—开关、4—偏振分光镜、5—第一透镜、6—被测对象、7—第二透镜、8—第三透镜、9—第四透镜、10—第五透镜、11—第一布拉格盒、12—第二布拉格盒、13—第三布拉格盒、14—反射镜、15—第六透镜、16—第一光电探测器、17—第一组合棱镜、18—第七透镜、19—第二光电探测器、20—第二组合棱镜、21—第八透镜、22—第三光电探测器、23—数据采集系统、24—电子计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例
如图1所示，本实施例公开的一种单波长三维激光测速装置，包括激光器1、隔离器2、开关3、偏振分光镜4、第一透镜5、第二透镜7、第三透镜8、第四透镜9、第五透镜10、第六透镜15、第七透镜18、第八透镜21、被测对象6、第一布拉格盒11、第二布拉格盒12、第三布拉格盒13、反射镜14、第一组合棱镜17、第二组合棱镜20、第一光电探测器16、第二光电探测器19、第三光电探测器22、数据采集系统23、电子计算机24。
定义被测对象6位于O点，第二透镜7位于C点，第三透镜8位于D点。O点、C点、D点形成等腰三角形，B点位于C点、D点的中点。第四透镜9位于E点，第五透镜10位于F点。偏振分光镜4位于G点。
BO方向为x方向；BE方向为y方向；BC方向为z方向。
O点、E点、F点形成等腰三角形，B点位于E点、F点的中点。O点、C点、D点三点所确定的平面与O点、E点、F点三点所确定的平面垂直。O点、B点、G点在一条直线上。沿O点、B点、G点轴线上依次布设有激光器1、隔离器2、开关3、第一组合棱镜17、第七透镜18、第二光电探测器19、第二组合棱镜20、第八透镜21、第三光电探测器22。反射镜14位于H点。
几何关系满足如下约束条件：CD⊥OB，BC＝BD；EF⊥OB，BE＝BF；CD⊥EF；光程长度GB＝GH；B为CD与GO的交点；B也为EF与GO的交点；B还为EF与CD的交点。
第一布拉格盒11位于G点和H点轴线上。第二布拉格盒12位于第二透镜7与第一组合棱镜17形成的光路上。第三布拉格盒13位于第四透镜9与第一组合棱镜17形成的光路上。第六透镜15位于偏振分光镜4与第一光电探测器16形成的光路上。数据采集系统23用于采集第一光电探测器16、第二光电探测器19、第三光电探测器22的探测数据。电子计算机24分别与开关3、数据采集系统23相连并进行数据传输。
选取CD＝20cm，EF＝40cm；测量距离OB＝100cm，B、C、D、E、F六点共面；GB＝GH＝10cm；激光器所用激光波长632.8nm。
选用数据采集系统频带宽度100MHz，最高采样速率1GSa/s，A/D位数12Bit，4通道同步采样方式；第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器的频带宽度均为200MHz；第一布拉格盒、第二布拉格盒、第三布拉格盒的频移均为40MHz。
本实施例公开的一种单波长三维激光测速方法，基于一种单波长三维激光测速装置实现。本实施例公开的一种单波长三维激光测速方法，工作方法为：
1)距离测量；
由激光器1输出波长为λ的激光，穿过隔离器2，到达开关3，由电子计算机24控制开关3的通断，产生方波光脉冲信号输出到偏振分光镜4，被偏振分光镜4一分为二；
一束参考激光经过第一布拉格盒11，然后，经过反射镜14反射回来，再次经过第一布拉格盒11，穿过偏振分光镜4与另一束测量激光合束；
另一束测量激光穿过第一透镜5，到达被测对象6，经被测对象6反射回来后，再次穿过第一透镜5，被偏振分光镜4反射，与前一束参考激光合束。
参考激光与测量激光这两束激光合束后，经过第六透镜15聚焦，通过第一光电探测器16，探测到包含参考光反射光脉冲和测量光反射光脉冲叠加形成的双脉冲信号波形，该双脉冲信号波形经过数据采集系统23进行数据采集后，通过电子计算机24进行测量运算，获得该双脉冲之间的时间差Δτ，即为测量光与参考光之间的光程差2LOB对应的时间差，然后，通过公式(1)获得O、B之间的距离LOB的测量值为：
其中，c为光速；
2)速度测量；
由激光器1输出的波长为λ的激光，先后穿过隔离器2、开关3，到达偏振分光镜4，被偏振分光镜4一分为二；第一路为穿过偏振分光镜4后前往第一透镜5的测量光，第二路为被反射往第一布拉格盒11的参考光。
第一路测量光穿过第一透镜5，照射到被测对象6上，经被测对象6散射回来后，形成各个方向的散射激光，分别被第一透镜5、第二透镜7、第三透镜8、第四透镜9、第五透镜10所接收；其中：
(1)z方向上；
被测对象6散射回来的散射光1，穿过第二透镜7、经过第三布拉格盒13产生固定频移Δfc，再经过第二组合棱镜20，与散射光2合束；
被测对象6散射回来的散射光2，穿过第三透镜8、再经过第二组合棱镜20，与散射光1合束；
散射光1、散射光2两束激光合束后，通过第八透镜21聚焦产生干涉，被第三光电探测器22探测到包含被测对象6的z方向运动速度分量vz造成的多普勒频移ΔfC,D的调频信号，该调频信号经过数据采集系统23进行数据采集后，使用电子计算机24进行解调运算获得vz造成的多普勒频移ΔfC,D，通过公式(2)计算获得vz为：
其中，vz为被测对象6的z方向运动速度分量；λ为激光器1输出激光的波长；ΔfC,D为C点和D点之间的多普勒频移幅度值；dCD为C点和D点之间的距离值；
(2)y方向上；
被测对象6散射回来的散射光3，穿过第四透镜9、经过第二布拉格盒12产生固定频移Δfb，再经过第一组合棱镜17，与散射光4合束；
被测对象6散射回来的散射光4，穿过第五透镜10、再经过第一组合棱镜17，与散射光3合束；
散射光3、散射光4两束激光合束后，通过第七透镜18聚焦产生干涉，被第二光电探测器19探测到包含被测对象6的y方向运动速度分量vy造成的多普勒频移ΔfE,F的调频信号，该调频信号经过数据采集系统23进行数据采集后，使用电子计算机24进行解调运算获得vy造成的多普勒频移ΔfE,F，通过公式(3)计算获得vy为：
其中，vy为被测对象6的y方向运动速度分量；λ为激光器1输出激光的波长；ΔfE,F为E点和F点之间的多普勒频移幅度值；dEF为E点和F点之间的距离值；LOB为OB两点之间的距离值；
(3)x方向上；
被测对象6散射回来的散射光5，穿过第一透镜5，被偏振分光镜4反射，与第二路参考光合束；
由偏振分光镜4反射的第二路参考光，穿过第一布拉格盒11产生固定频移Δfa，被反射镜14反射，再次穿过第一布拉格盒11产生固定频移Δfa，穿过偏振分光镜4与散射光5合束；
两束激光合束后，穿过第六透镜15聚焦产生干涉，通过第一光电探测器16，探测到包含被测对象6的x方向运动速度分量vx造成的多普勒频移ΔfOG的调频信号，该调频信号经过数据采集系统23进行数据采集后，通过电子计算机24进行解调运算获得vx造成的多普勒频移ΔfOG，使用公式(4)计算获得vx为：
其中，vx为被测对象6的x方向运动速度分量；λ为激光器1输出激光的波长；ΔfOG为G点和O点之间的多普勒频移幅度值；
获得x、y、z三个方向的速度分量后，被测对象6的三维运动速度合成结果v为：
即实现对被测对象的单波长三维激光测速。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单波长三维激光测速装置，其特征在于：包括激光器、隔离器、开关、偏振分光镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、被测对象、第一布拉格盒、第二布拉格盒、第三布拉格盒、反射镜、第一组合棱镜、第二组合棱镜、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、数据采集系统和电子计算机；
定义被测对象位于O点，第二透镜位于C点，第三透镜位于D点；O点、C点、D点形成等腰三角形，B点位于C点、D点的中点；第四透镜位于E点，第五透镜位于F点；偏振分光镜位于G点；O点、E点、F点形成等腰三角形，B点位于E点、F点的中点；O点、C点、D点三点所确定的平面与O点、E点、F点三点所确定的平面垂直；O点、B点、G点在一条直线上；
BO方向为x方向；BE方向为y方向；BC方向为z方向；
沿O点、B点、G点轴线上依次布设有激光器、隔离器、开关、第一组合棱镜、第七透镜、第二光电探测器、第二组合棱镜、第八透镜、第三光电探测器；
反射镜位于H点；
几何关系满足如下约束条件：CD⊥OB，BC＝BD；EF⊥OB，BE＝BF；CD⊥EF；光程长度GB＝GH；B为CD与GO的交点；B也为EF与GO的交点；B还为EF与CD的交点；第一布拉格盒位于G点和H点轴线上；第二布拉格盒位于第二透镜与第一组合棱镜形成的光路上；第三布拉格盒位于第四透镜与第一组合棱镜形成的光路上；第六透镜位于偏振分光镜与第一光电探测器形成的光路上；
数据采集系统用于采集第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器的探测数据；电子计算机分别与开关、数据采集系统相连并进行数据传输。
2.一种单波长三维激光测速方法，基于如权利要求1所述的一种单波长三维激光测速装置实现，其特征在于：
1)距离测量；
由激光器输出波长为λ的激光，穿过隔离器，到达开关，由电子计算机控制开关的通断，产生方波光脉冲信号输出到偏振分光镜，被偏振分光镜一分为二；
一束参考激光经过第一布拉格盒，然后，经过反射镜反射回来，再次经过第一布拉格盒，穿过偏振分光镜与另一束测量激光合束；
另一束测量激光穿过第一透镜，到达被测对象，经被测对象反射回来后，再次穿过第一透镜，被偏振分光镜反射，与前一束参考激光合束；
参考激光与测量激光这两束激光合束后，经过第六透镜聚焦，通过第一光电探测器，探测到包含参考光反射光脉冲和测量光反射光脉冲叠加形成的双脉冲信号波形，该双脉冲信号波形经过数据采集系统进行数据采集后，通过电子计算机进行测量运算，获得该双脉冲之间的时间差Δτ，即为测量光与参考光之间的光程差2LOB对应的时间差，然后，通过公式(1)获得O、B之间的距离LOB的测量值为：
其中，c为光速；
2)速度测量；
由激光器输出的波长为λ的激光，先后穿过隔离器、开关，到达偏振分光镜，被偏振分光镜一分为二；第一路为穿过偏振分光镜后前往第一透镜的测量光，第二路为被反射往第一布拉格盒的参考光；
第一路测量光穿过第一透镜，照射到被测对象上，经被测对象散射回来后，形成各个方向的散射激光，分别被第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜所接收；其中：
(1)z方向上；
被测对象散射回来的散射光1，穿过第二透镜、经过第三布拉格盒产生固定频移Δfc，再经过第二组合棱镜，与散射光2合束；
被测对象散射回来的散射光2，穿过第三透镜、再经过第二组合棱镜，与散射光1合束；
散射光1、散射光2两束激光合束后，通过第八透镜聚焦产生干涉，被第三光电探测器探测到包含被测对象的z方向运动速度分量vz造成的多普勒频移ΔfC,D的调频信号，该调频信号经过数据采集系统进行数据采集后，使用电子计算机进行解调运算获得vz造成的多普勒频移ΔfC,D，通过公式(2)计算获得vz为：
其中，vz为被测对象的z方向运动速度分量；λ为激光器输出激光的波长；ΔfC,D为C点和D点之间的多普勒频移幅度值；dCD为C点和D点之间的距离值；
(2)y方向上；
被测对象散射回来的散射光3，穿过第四透镜、经过第二布拉格盒产生固定频移Δfb，再经过第一组合棱镜，与散射光4合束；
被测对象散射回来的散射光4，穿过第五透镜、再经过第一组合棱镜，与散射光3合束；
散射光3、散射光4两束激光合束后，通过第七透镜聚焦产生干涉，被第二光电探测器探测到包含被测对象的y方向运动速度分量vy造成的多普勒频移ΔfE,F的调频信号，该调频信号经过数据采集系统进行数据采集后，使用电子计算机进行解调运算获得vy造成的多普勒频移ΔfE,F，通过公式(3)计算获得vy为：
其中，vy为被测对象的y方向运动速度分量；λ为激光器输出激光的波长；ΔfE,F为E点和F点之间的多普勒频移幅度值；dEF为E点和F点之间的距离值；LOB为OB两点之间的距离值；
(3)x方向上；
被测对象散射回来的散射光5，穿过第一透镜，被偏振分光镜反射，与第二路参考光合束；
由偏振分光镜反射的第二路参考光，穿过第一布拉格盒产生固定频移Δfa，被反射镜反射，再次穿过第一布拉格盒产生固定频移Δfa，穿过偏振分光镜与散射光5合束；
两束激光合束后，穿过第六透镜聚焦产生干涉，通过第一光电探测器，探测到包含被测对象的x方向运动速度分量vx造成的多普勒频移ΔfOG的调频信号，该调频信号经过数据采集系统进行数据采集后，通过电子计算机进行解调运算获得vx造成的多普勒频移ΔfOG，使用公式(4)计算获得vx为：
其中，vx为被测对象的x方向运动速度分量；λ为激光器输出激光的波长；ΔfOG为G点和O点之间的多普勒频移幅度值；
获得x、y、z三个方向的速度分量后，被测对象的三维运动速度合成结果v为：
即实现对被测对象的单波长三维激光测速。
3.如权利要求2所述的一种单波长三维激光测速方法，其特征在于：采用外差式测量方法进行三个不同方向上散射激光的速度测量，同时测算出速度幅值和方向信息。
4.如权利要求2所述的一种单波长三维激光测速方法，其特征在于：所数据采集系统各个采集通道的信号波形是同步采集。
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