激光多普勒测速实验系统

利用激光多普勒效应测量流体流速已成为近年来测速系统的发展趋势,激光多普勒测速具有高精度、非接触等优点,但由于激光器的限制此技术尚未广泛普及应用。详细推导了多普勒测速的原理和计算方法,相信能够为解决实际问题带来帮助,例如暖气管道流量计的设计等。     

基于激光多普勒测速的流场测试技术

激光多普勒测速技术,作为一种非接触式测速技术,具有测速精度高,测速范围广,空间分辨率高,不影响流场分布、可测远距离速度场等优点。因此多普勒测速技术已经在众多领域中得到广泛的应用。本文主要从理论上对激光多普勒测速技术进行分析,从实验角度阐述了激光多普勒测速技术的工作机理。并对激光多普勒测速技术在内燃机中流场测试应用的可行性进行分析,最后介绍了多普勒测速技术在内燃机流场测试中的应用和国内外发展情况。     

一种新的双频激光多普勒测速方法的实验研究

提出了一种新的双频激光多普勒测速方法,利用同偏振的双频激光器作为光源,并用两个线偏振光同时传感物体的速度,可以大大提高最高可测量速度。本文分析这种新方法的原理并进行了实验验证。结果表明,利用这种方法可以实现对高速运动物体速度的高精度测量。     

激光多普勒测速:用光纤探头测量涡轮机叶端间隙

激光多普勒测速(LDV)是一种利用多普勒效应测量流体或气体流动方向和速度的最简单方法.该技术利用流体中的两束交叉激光束,通过分析由运动着的微粒产生的反射光的频率特性,将频率与流体的流速相比较,便可由多普勒效应获得测量结果.德国Dresden理工大学的科研人员利用含光纤端部探头和衍射光学元件的激光多普勒测速装置在世界上首次成功开发出一种基于激光多普勒方法的现场测量涡轮机单个叶片端头间隙的技术,这种方法的测量精度比现有的电容法的测量精度至少高2倍多.     

激光多普勒测速技术进展

综述了激光多普勒测速技术的最新进展。首先简单介绍了激光多普勒测速技术的基本原理;然后对差分混频单频激光多普勒测速仪等6种单频激光多普勒测速仪和正交偏振双频激光多普勒测速仪的结构、工作原理及其优缺点进行了详细讨论;最后对清华大学最新研制出的可显著扩大测速量程的HH型双频激光多普勒测速仪进行了较为全面的介绍,并探讨了未来激光多普勒测速技术的发展方向。     

激光多普勒测速中的频谱校正及其应用

由于激光多普勒测速(LDA)系统的动态测试范围宽,信噪比低,单个散射粒子的渡越时间短,能采集到的信号长度有限,因此必须探索合适的频谱校正方法提高多普勒频率的精度来满足LDA的测量要求。将能量重心法、比值法、相位差法、频谱细化、频谱拟合等5种离散频谱校正方法应用于LDA信号处理中,通过仿真计算比较各种方法的优缺点,并选取比值法用于实时测量,取得了明显的效果。     

激光多普勒测速参数估计的Cramer-Rao下限

针对固体运动目标高速度、高加速度的特点,研究了高斯白噪声背景下激光多普勒测速同波信号的参数估计问题.通过计算参数矢量的费希尔(Fisher)信息矩阵,分析了实同波信号的多普勒频率和频率变化率估计方差的克拉末-雷奥(Cramer-Rao)下限(CRLB),推导了采样点数较大时同波信号参数方差估计的CRLB计算公式,讨论了各参数的最大似然估计(MLE).指出同波信号参数估计方差的CRLB与采样点数、信噪比及初相有关,采样点数较大时,实信号参数估计方差的CRLB为对应复信号的2倍.在不同的采样点数和信噪比下仿真表明,提高回波信号的信噪比和增加采样点数可以减小各参数估计方差的CRLB,结果与理论分析吻合.     

激光多普勒测速系统的消偏振衰落技术研究

针对偏振衰落现象导致干涉信号丢失使激光多普勒测速系统可见度降低的问题,提出了一种消偏振衰落方案来保持系统检测信号的有效性。以激光多普勒测速系统的工作原理为基础,分析了偏振衰落产生的机理,建立了干涉信号可见度与偏振态的椭率角和方位角之间的数学模型,数值模拟研究了偏振衰落对系统可见度的影响。对基于三态偏振分集接收的消偏振衰落方案进行理论分析,搭建激光多普勒测速系统,并进行了实验验证。实验结果表明,系统可见度的最小值由接近0提高到0.32,验证了该方案的可行性和有效性。研究结果可为激光多普勒测速仪的工程性应用提供依据。     

基于激光回馈效应的多普勒测速技术

激光回馈现象得到了广泛的研究和关注,而多普勒测速是激光回馈研究中的一个重要分支。介绍了激光回馈多普勒测速技术的基本原理,以及3种不同类型的基于激光回馈原理的多普勒测速技术,总结了其工作原理以及优缺点,并对激光回馈多普勒测速技术的发展方向进行了探讨。     

激光多普勒测速技术的最新发展动向

本文介绍了激光多普勒测速技术的最新进展,分析了它今后的发展趋向,指出了LDV技术在科学研究和现代化工业生产中的重要性。     

能辨别流向的两维激光多普勒测速装置

本文介绍了一台适合作水洞、水模中流场测量的两维激光多普勒测速装置。它采用氢-氖激光器作光源，用园光栅作分束器和频移器，因此简便、价廉，具有推广应用的价值。     

Integrated-optic device for a fibre laser Doppler velocimeter

We first demonstrate an integrated-optic device for a fibre laser Doppler velocimeter, which consists of a waveguide interferometer and a frequency shifter in z-propagation Ti-diffused LiNbO3. The device is also pigtailed with a single-mode fibre to pick up a Doppler-shifted signal. Using the fabricated device, the velocity of a moving object was successfully heterodyne-detected with a signal/noise ratio of 30dB.     

Miniature solid-state directional laser Doppler velocimeter

A miniature laser Doppler velocimeter (LDV) using a single-mode solid-state semiconductor laser is described. Current-induced output frequency modulation of the laser output, combined with an unbalanced interferometer, is used to provide direction sensing.     

遥控脉冲激光多普勒测速仪

介绍一台脉冲激光遥控测速仪的结构和实验结果。光源是双脉冲放电激励的染料调Q红宝石激光器,用标准具做光谱分析仪。在250米的距离可测定合作目标瞬刻的飞行速度。     

基于二维激光多普勒测速仪的车载组合导航系统

为了减小由车式载体上下颠簸而引入的测量误差,设计了二维结构的激光多普勒测速仪2-D LDV（laser Doppler velocimeter）,并将其与捷联惯导组合导航。阐述了二维激光多普勒测速技术的基本原理,详细讨论了其与捷联惯导组合的具体结构并进行了车载实验。理论和实验结果表明:2-D LDV减小了由于车辆上下颠簸而引入的测量误差,进一步提高了导航精度。车辆行驶总里程为29.67 km,纯捷联惯导的位置误差为936 m,1-D LDV/SINS组合系统的位置误差17.2 m,而2-D LDV/SINS组合系统的位置误差仅有7.1 m,相对于1-D LDV/SINS,2-D LDV/SINS更适合于车载组合导航系统。     

Optical integrated circuit for a fiber laser doppler velocimeter

In this paper, we propose and demonstrate a new optical integrated circuit (optical IC) pigtailed with a polarization-maintaining fiber for the laser Doppler velocimeter. In this optical IC, a waveguide frequency shifter, a TE/TM mode converter, and a mode splitter are integrated inZ-propagation Ti-diffused LiNbO3as well as a waveguide interferometer. Since the optical IC is as long as 32 mm, the waveguide patterning has been made with<0.2-mum accuracy by a laser-beam lithographic system recently developed. Using the fabricated optical IC, the velocity of a moving object has been successfully heterodyne-detected with the signal-to-noise ratio of 25 dB.     

激光多普勒测速仪中的频谱分析技术

为了提高激光多普勒测速仪的测速精度,将频谱分析技术应用于多普勒信号的处理中,先对信号进行频谱细化,再对细化后的频谱进行校正。阐述了几种常见的频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并对它们的频谱分析精度和运算量进行了比较。在Matlab平台上将它们应用于理想正弦信号进行仿真,比较了各种算法的优缺点,最后将频谱细化和频谱校正技术应用于实测多普勒信号的处理中。仿真和实验结果表明:频谱细化技术可以大大提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,减小信号处理的误差。将其运用于激光多普勒测速仪中切实可行,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。     

便携式免散瞳眼底相机光学系统设计

设计了一种便携式免散瞳眼底相机光学系统,达到了全视场300万像素的高清眼底成像。在考虑人眼生理特征和光学特性的基础上,引入Gullstrand-Le Grand眼模型来模拟被测屈光度正常的人眼,用Schematic眼模型来检验屈光度异常人眼对成像光路的影响。在成像系统中,首先采用接目物镜会聚从人眼视网膜反射出瞳孔的光线,然后再由成像物镜将视网膜的像成像到CCD上。在照明系统中,为避免角膜中心区域产生杂散光,采用环形光阑和共轴照明相结合的照明方式给眼底照明。仿真结果表明:该系统视场角为30,成像分辨率高于120 lp/mm,场曲值小于0.12 mm,畸变仅为-1.2%,全视场色差值均在艾里斑之内,且该光学系统具有较大的调焦能力,对-10 D~+10 D的人眼普遍适用。所用的光学元件均为普通的球面玻璃,便于加工制造且能有效降低实际的制作成本。     

双纵模He-Ne激光器的多普勒测速系统

为了进行高速及超高速测量,提出了一种基于双纵模He-Ne激光器的多普勒测速结构。阐述了双纵模激光多普勒测速的基本原理,设计了系统的光路结构,并运用数字滤波、数字自相关技术对多普勒信号进行处理。理论分析与实验结果表明:双纵模激光多普勒测速系统利用相邻两个纵模的拍频作为基频大大减小了比例因子,解决了系统进行高速及超高速测量的难题;数字滤波去除直流基底和部分噪声;自相关技术进一步抑制噪声,提高了信噪比,便于精确提取多普勒频率。测量了高速转盘上待测点切向运动的速度,测量结果的重复性精度优于0.8%。     

8C2--Fluid flow measurements with a laser Doppler velocimeter

The basic principles of the laser Doppler velocimeter, a new instrument for measurement of localized flow velocities in gases and liquids, are discussed in detail. Velocity measurements are made by detecting the Doppler shift in monochromatic laser light which is scattered from small contaminant particles in the fluid. ACWgas laser serves as the light source, and the Doppler shift is detected by optical heterodyne techniques. The latest fluid flow measurements obtained with the laser Doppler velocimeter are presented.