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。     

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。     

激光多普勒测速技术原理及其应用

激光多普勒测速仪(简称LDV)以其测速精度高、测速范围广、空间分辨率高、动态响应快、非接触测量等优点正快速地发展成为众多领域中一种最常见的测定工具。本文首先详细介绍了激光多普勒测速技术的基本原理,然后总结了激光多普勒测速技术在各个领域的应用,最后探讨了未来激光多普勒测速技术的发展方向。     

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。     

激光相干多普勒测速精度实验

激光相干多普勒测速雷达由于测量精度高、测速范围广、功耗体积小等优势广泛应用在风场测量、导航及飞行器着陆等方面。为了测试其测速精度,本文研制了速度发生器,搭建了高精度大速度范围的精度测试平台,利用搭建的测试平台对激光多普勒测速精度进行测量,在105.8266 m/s的速度下测得的精度为0.0383 m/s。对激光多普勒测速的精度进行了分析,提出了插值校正FFT频率、采用流水线的FFT处理方法、增加采样位数和提升采样频率等方法来提高测速精度。     

激光多普勒测速与光的干涉

本文首先描述了激光多普勒测速原理,而后论述了两束光的相干匹配。前者指出激光多普勒测速原理的理论解释始于多普勒效应和光外差技术,而后对于双光束条纹型光路又用散射粒子穿越相交区的干涉条纹而产生信号频率进行了解释。两种解释都有不足之处,于是本文提出了一种统一的理论即激光多普勒测速原理是基于光的多普勒效应和光的干涉,而两者紧密配合则能达到测速的目的,因此本文作者认为正确的名字应为激光多普勒干涉测速仪。并从光的多普勒效应、测速中光的多普勒效应、测速中光的干涉几部分进行了论述。后者着重论述了两束光的     

外差探测激光多普勒雷达系统性能研究

外差探测激光多普勒雷达由于具有测速精度高和可辨别速度方向等优点而广泛应用于测风、流体测速以及着陆导航等方面。对外差激光多普勒雷达的测速原理、误差来源和系统噪声进行了分析,并给出了系统的信噪比和探测精度的仿真结果。搭建了全光纤外差探测激光多普勒系统。用研制的高精度运动目标模拟器开展了相关测速实验。实验结果表明,速度测量精度优于6.7 cm/s,而且与速度大小基本无关,这与仿真分析结果相一致。     

双光束激光多普勒转速测量系统的实验验证

激光多普勒测速技术具有非接触、无磨损、精度高等优点,被广泛应用于工业、航海、航天等领域的高精度速度、加速度、长度测量。双光束激光多普勒测速技术作为其中的一个分支,具有结构简单、抗干扰强的特点。为提升双光束激光多普勒测速技术的测量精度,搭建一种测量圆周转动线速度的轴对称型双光束激光多普勒系统,采用高速响应的探测器观测差频信号。当目标的线速度为1 596.6 mm/s时,激光多普勒差频信号理论值是0.975 MHz,测量角度为0°,实验观测到的差频信号是1.013 MHz,与理论值相比误差约为3.8%;进而变换观测器的不同角度位置,测量得到的多普勒频移和0°的频移误差在0.8%以内。结果表明,该测量系统能够测量到运动物体的多普勒频移信号,同时更改双光束激光多普勒测速的观测器角度,不影响测量结果。该实验系统为后续进一步进行激光多普勒测速技术的研发打下了良好的基础。     

基于激光的多相流测试技术应用研究进展

激光测速已广泛存在多相流动测量中,测量原理主要有相关性原理和多普勒原理,将两种测量原理分别与成像技术或光散射理论结合发展了多种测试技术。本文对基于激光的多相流测试技术在多相流动测量应用研究进展进行分析和综述,并对今后发展进行展望。粒子成像测速技术、激光多普勒测速仪、相位多普勒风速计等已成为多相流动参数测量的有效工具,激光诱导荧光技术在工程多相流动相分离领域应用前景较好。随着对多相流动机理认识的加深,三维粒子成像测速技术、全息粒子图像测速技术等将是今后多相流动测量领域发展的热点。     

激光多普勒移频特性研究

为了提高激光多普勒测速系统的性能,增强系统与应用场景适配性,文中对比电光和声光两种主要移频器件的特点,从器件移频原理出发,提出了简化频率变换关系的分析方法,从理论上研究激光多普勒测速系统中两种器件产生的移频特性,搭建铌酸锂电光调制和声光移频全光纤激光测速系统链路,将测试频率特征与理论特征进行对比研究,提出一种新型声电混合调制激光多普勒测速系统。结果表明,该新型系统兼具声光移频测速系统可测量运动目标运动方向、运动速度,完成电光调制测速系统多频率校正的特点,频率测量相对误差较小,动态范围大。通过研究两种移频方式对频率特性,为设计高性能激光多普勒测速系统提供了理论和实验支撑。     

音响系统的相位、群延迟失真及测量

用复传递函数表示音响系统的特性除振幅响应外还有相位响应，本文从线性系统分析的角度定义了音响系统的相位和群延迟失真，并讨论了所定义的群延迟物理意义。建立了一个具有实用价值的测量系统，指出了基于脉冲测量的要点和注意事项。并给出了各种测量结果和简单分析。     

PON系统测试用光功率计

介绍了一种无源光网络(PON)系统中测试用的光功率计,该功率计通过特殊设计的光路和电路结构来实现PON系统中对信号光功率测试的特殊要求,即要满足线路上3种光信号波长的同时测试、在线测试和1310nm信号的突发测试功能,从而大大方便PON系统的安装、管理和维护。     

双激光位移传感器测厚实验装置的研制

利用2个激光位移传感器搭建非接触在线测厚实验装置,设计编写了厚度测量软件,软件通过串口实时采集传感器数据,输出被测样品厚度。装置的测量范围为0.1 mm~10 mm,测量精确度为±25μm。用厚度标准尺作为样品,对装置进行标定后,采用不同厚度的样品,进行了静态和动态的厚度测量实验。分析了误差来源及解决办法,为后期精密、实用的冷轧钢板非接触式在线测厚系统的研制奠定了基础。     

PON系统测试用光功率计

文章介绍了一种无源光网络(PON)系统中测试用的光功率计,该功率计通过特殊设计的光路和电路结构来实现PON系统中对信号光功率测试的特殊要求,即要满足线路上3种光信号波长的同时测试、在线测试和1 310 nm信号的突发测试功能,从而大大方便PON系统的安装、管理和维护.     

一种IP网络带宽和时延的有效测量模型

提出了一种同时测量IP网络带宽利用率和路径时延的测量模型,能够有效降低网络测量的开销。以顶点覆盖和边覆盖的相关理论为基础,证明了以最小代价混合覆盖全网的问题是NP难的。同时提出了一种改进两阶段算法,可以有效地确定最小覆盖集。性能仿真结果显示改进后的算法对大范围的网络拓扑有效。     

网络测量方法和关键技术

网络性能测量和评价是从事网络理论研究、网络管理和网络工程开发的重要手段。首先,简要回顾了网络测量的发展历程。然后,介绍了IP网络测量的概念并归纳了各种测量方法。接下来,详细论述了网络测量的若干关键技术,包括网络性能测量、网络流量测量和网络推测技术等。最后,对论文进行了小结。     

一种超精密非球面在位测量方法

高面形精度非球面加工,离不开面形测量和误差补偿加工。离线测量容易导致工件装夹误差,并带来非加工时间增加。为解决这一问题,采用一种利用接触式的微小测头与激光干涉位移测量计相结合的在位形状测量装置,直接对磨削后的工件表面进行在位形状误差测量。介绍了该在位测量方法的原理及非球面测量过程,探讨了回转对称轴在半径方向的误差与测头倾角误差对测量误差的影响,并进行了补偿加工实验。对加工后的微小非球面进行了在位测量,并与超精密离线测量系统测量结果进行了比较。     

基于AVR的自适应等精度频率测量方法及实现

根据等精度频率测量原理,分析测量精度、频率测量闸门时间及预置门时间三者之间的关系,并在此基础上提出了一种自适应等精度测量频率的方法.该方法的思想核心是对粗测获得的输入信号频率值进行判断,选择合适的分频因子,动态控制闸门时间,使得精测时,能够满足较宽的频率测量范围,并能够实现高精度测量.     

基于光电扫描的工作空间测量定位系统误差分析

为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。     

调制脉冲声测量系统的原理及应用

本文介绍的调制脉冲声测量系统是TDS和数字测量技术的进一步发展,其特点是简化了TEF系统的实现条件,解决了全频带的测量动态问题。本系统曾在上海音像公司录音棚中进行过测量,取得了一定的效果。