基于光纤镀膜探针的固体介质中应力波粒子速度测量技术

粒子速度是分析固体介质中应力波传播规律的一个重要参数。结合激光多普勒效应和全光纤干涉测速系统,提出了一种基于光纤镀膜探针的固体介质中应力波粒子速度的测量方法。将光纤镀膜探针嵌入有机玻璃（PMMA）中,距爆心同一半径处,采用0.125 g TNT当量的微型炸药球作为爆炸源,进行填实爆炸产生应力波,通过采集光纤探针端面的运动信息,基于短时傅里叶变换的时频分析方法,解调出端面运动速度,进而反推出粒子速度。实验结果表明：不同光纤镀膜探针测得的速度分别为22.648 m/s、23.505 m/s,将反推的粒子速度与传统的圆环型电磁粒子速度计方法获取到的数据进行对比,两者的相对偏差低于5.00%,验证了光纤镀膜探针测量固体介质中应力波粒子速度的可行性。     

基于TMS320VC5402的激光多普勒测速系统

介绍了激光多普勒测量技术的原理和差动后向散射测量方式以及数字信号处理式激光多普勒测速仪的设计方案.其中包括基于TMS320VC5402的多普勒信号采集卡硬件电路和软件设计.运用该测速仪对固体表面运动速度进行测量.对采集到的多普勒信号进行高通滤波处理,以提高信噪比,运用傅里叶变换处理数据,计算出运动目标的速度并与实际速度进行了比较.结果表明该系统用于固体表面速度的测量切实可行,精度可达到2%.     

全光纤激光多普勒测速技术的研究

介绍一种全部采用普通单模光导纤维作为光路的激光多普勒测速系统.在该系统中采用普通单模光纤声光频率偏移装置实现被测流场速度方向的判别;以单模光纤偏振控制器控制光纤中激光偏振态,与常规激光多普勒测速系统相比,该系统结构简单,体积小、调整方便,而且测速探头具有极好的移动灵活性.     

聚龙一号装置的强电磁干扰对PDV的影响研究

光子多普勒测速系统(PDV)常采用全光纤模式, 操作方便, 已成为材料超高压动态实验获取动力学特性的重要诊断技术。测速范围和精度与光电传感器和数据采集仪器有关, 激光到达靶面后返回光电转换器, 速度由多普勒引起的频率变化直接解读。聚龙一号装置是开展材料动态实验的重要平台, 放电电流峰值5~8MA, 0~100%上升时间300~750ns。在装置放电过程中, 靶室和大厅中的强电磁干扰可以达到10~300MHz, 当干扰耦合进返回光信号后, 导致速度剖面解读困难。采用聚四氟乙烯绝缘膜和导电铝膜包覆测速探针很好地抑制了强电磁干扰信号对光信号的干扰, 大大提高了速度测量数据的有效性。     

压缩感知在宽带声学多普勒测速技术中的应用*

为降低宽带声学多普勒测速技术中宽带回波信号处理系统的采样和数据存储压力,研究了压缩感知的回波信号重构算法,并将其应用于宽带声学多普勒测速的回波信号分析中。在点回波模型下进行宽带回波信号的仿真实验,利用复协方差法计算频移。仿真实验结果表明,在无噪声的理想条件下,利用压缩感知理论处理宽带多普勒测速的回波信号,能够达到理想的测频效果;在相同的噪声条件下,应用压缩感知方法处理后的回波信号能够获得与带通采样方法相当的测频效果。     

基于光纤多普勒效应的超声传感方法

通过光纤频移干涉技术测量了超声在光纤中产生的多普勒频移,提出一种光纤超声传感方法.将缠绕在压电陶瓷上的光纤环接入到频移干涉萨格拉克干涉仪中,以压电陶瓷作为超声波信号源,调节声光调制器使得干涉信号偏置在零点,达到系统灵敏度最高,通过干涉信号的频率和幅值测量到了超声引起光纤环中发生的多普勒频移,进而获得了作用在光纤环上的超声波信号.实验结果表明,用该方法测量超声频率的相对误差为0.001%,频响在所测量的20~200kHz范围内具有良好的线性.该方法在管道健康监测、固体内部裂缝监测、大型机械装备结构损伤监测等方面具有应用前景.     

光纤耦合自混合干涉测速系统的参数研究

针对光纤耦合自混合干涉测速系统的设计,采用F-P五镜腔模型分析了自混合干涉测速的基本原理,利用数值计算软件MATLAB研究了系统中各个参数对自混合信号波形的影响。对参数引起自混合信号波形“畸变”的情况,进行了参数的优化设计。为光纤耦合自混合测速系统设计,以及将其应用于爆轰波和冲击波研究中进行高速测量提供了参考。     

宽带多普勒声纳信号频谱特性分析

宽带多普勒声纳采用重复相位编码技术和脉冲-脉冲相关技术,解决了窄带技术存在的距离分辨力和速度分辨力的矛盾。本文主要研究了重复相位编码信号的频谱特性,并与矩形正弦填充脉冲的频谱进行比较,同时研究了回波信号的频谱特性,推导出频域上的测速公式,并根据回波的频谱特性分析了宽带多普勒声纳产生测速模糊的原因,并提出一种解决测速模糊的方法。     

点式单波束多普勒测流系统的设计方法

为了加快多普勒流速计算速度和提高系统稳定性,提出基于FPGA技术的多普勒测速的设计方法,其中包括信号发射电路和信号接收电路。首先通过M码进行二相相移键控信号的调制,减少了回波误差、增加信号发射能量,有效地降低了水中超声波的能量耗散对信号提取的影响。然后对回波信号进行二相解调,并利用复自相关算法进行分析处理。最后,通过测速实验对所提方法进行验证。实验结果表明,所提方法不仅具有较低的实验误差而且具有较高的可靠性。     

一种膛内多普勒测速修正方法

针对复杂电磁环境下膛内测速的重复性和精度低的问题,提出了一种非接触式膛内高精度测速方法,该方法在对膛内多普勒信号进行提取并去噪的基础上,利用S变换时频分析对预处理后的信号进行处理,然后采用谱峰搜索的方法来获得信号的瞬时频率,用能量重心校正法来提高结果精确度,最后根据多普勒原理,完成速度的测量;实验部分采用模拟信号和实际信号两种方式来验证该方法的可实施性;结果表明,该方法测速精度能够达到0.043 2%,相对于极值法和STFT法具有更小的误差。     

Research on laser Doppler velocimeter for vehicle self-contained inertial navigation system

An idea of using laser Doppler velocimeter (LDV) to measure the velocity for the vehicle inertial navigation system was put forward. The principle of measuring its own velocity with laser Doppler technique was elaborated and reference-beam LDV was designed. Then Doppler signal was processed by tracking filter, frequency spectrum refinement and frequency spectrum correction algorithm. The result of theory and experiment showed that the reference-beam LDV solved the problem that dual-beam LDV cannot be used for measuring when the system was out of focus. Doppler signal was tracked so that signal-to-noise ratio was improved, and the accuracy of the system was enhanced by the technology of frequency spectrum refinement and correction. The measurement mean error was less than 1.5% in velocity range of 0-30 m/s.     

Measurement of acoustic particle velocities in enclosed sound field: Assessment of two Laser Doppler Velocimetry measuring systems

The performances of two Laser Doppler Velocimetry (LDV) systems adapted for measuring the acoustic particle velocities are assessed in enclosed sound field. This assessment is performed by comparing the acoustic velocities measured by means of LDV to reference acoustic velocities estimated from sound pressure measurements. The two LDV systems are based on a single optical bench which delivers an optical signal called Doppler signal. The Doppler signal, which is frequency modulated, is analyzed by means of two signal processing systems, the BSA (Burst Spectrum Analyser from Dantec) on the one hand, and a system specifically developed for the estimation of the acoustic velocity on the other hand. Once the experimental setup has been optimized for minimizing the errors made on the reference velocities, the assessment is performed and shows that both systems can measure the acoustic velocity in enclosed field in two the frequency ranges [0-4 kHz] and [0-2 kHz] respectively for acoustic velocity amplitudes of 10 mm/s and 1 mm/s.     

小波分析在激光多普勒信号处理中的应用

 提出将激光多普勒测速仪(LDV)应用于车载惯性导航系统中,阐述了激光多普勒自身速度仪的基本原理和小波变换的相关理论,并运用小波变换对多普勒信号进行检测、去噪及提取多普勒频率,仿真及实验结果表明：信号进行小波分解后,对每一级小波进行阈值处理,得到了较好的去噪效果;在小波降噪常见的阈值原则中,无偏似然估计阈值和极值阈值不容易丢失信号中的有用成分,而启发式阈值原则和固定阈值原则可以更有效地去除噪声;对于提取多普勒频率而言,小波变换与快速傅里叶变换所得的结果是一致的,而小波变换不但可以求出系统自身的运动速度,而且还可以求出对应速度发生的时刻。     

多普勒效应测量声速实验的设计

介绍了设计性实验"多普勒效应测量声速."该实验要求学生理解多普勒效应测量声速的原理,利用气垫导轨实验和声速的测定实验仪器,设计出一套多普勒效应测量声速的实验装置,并利用该实验装置测量声速.     

光学相干层析多普勒成像功能拓展研究

光学多普勒成像(Optical Doppler tomography,ODT)是一种结合了光学相干层析成像技术(Opticalcoherence tomography,OCT)和多普勒流速仪的非侵入、非接触的成像技术,能够实现对高散介质组织内部的血管分布和血液流速的探测。阐述了基于数字希尔伯特变换的相位分离多普勒光学相干层析成像技术的工作原理,并且通过对玻璃毛细管和生物芯片微通道管中聚苯乙烯溶液流速的实验测量,准确测量管内微粒缓慢移动时的多普勒频移量,获得了玻璃管内和生物芯片微通道管中流速分布曲线,证实了所提方法的可行性。获取的多普勒图像具有较高的空间分辨力和速度分辨力,在未来的临床应用中有潜在的应用价值。     

多普勒雷达测量电磁轨道炮内弹道速度

介绍了W波段多普勒雷达测量电磁轨道炮内弹道度速度的基本方法,并对口径30mm×25mm的串联增强型电磁轨道炮内弹道速度进行了实际测量。初步研究表明:雷达接收的信号易受到脉冲放电过程的干扰;雷达信号的信噪比取决于电枢与轨道电接触状态,在电源充电电压较低、接触面无电弧生成时测得了完整的内弹道速度,并与丝网靶和磁探针测量结果吻合;在较高充电电压条件下,由于电弧电接触产生的干扰,测速结果不够理想。     

一种低速运动目标检测和识别的高阶累积量方法

强杂波背景下生命体运动低速目标的检测和识别是信号处理领域的难点.对采样数据的分析表明,生命体低速运动目标的回波信号可简化为正弦谐波过程,而墙体建筑物等固定物体杂波是高斯分布.因高斯分布杂波的高阶累积量为零,本文提出用高阶累积量方法抑制杂波,通过高阶谱分析和FFT积累,给出了目标检测和识别算法.实验结果表明,该方法构建的系统能穿透30 cm砖墙建筑物,探测出距离墙12 m远的人体低速运动目标信号.     

基于裸光纤探头的双点光子多普勒测速系统

全光纤光子多普勒速度测量(PDV)系统是一种新型的激光测速系统,可广泛用于冲击波、爆轰波以及其他短时高速运动物体的速度测量。多点测量可以获得靶面不同位置的速度,以测量靶面的形变。为提高测量的空间分辨率,提出使用裸光纤束为PDV系统的探头,并在实验上实现了空间分辨率为375μm的双点速度测量。裸光纤探头的间距较小,一个探头的测量结果可能受到另一个探头反射光的干扰。理论和实验的研究结果表明,当靶面各点速度相同时,测量结果不受干扰光的影响;当各点速度不同时,其测速误差不但与两被测点的速度差有关,还与传感光和干扰光的光强和相位有关。