旋转体表面轮廓测量的激光多普勒信号研究

在利用激光多普勒效应对旋转体表面轮廓损伤进行测量时，其散射光的多普勒信号强度及质量是影响测量精度的极其重要的参数。研究了激光多普勒参考光技术、旋转体表面散射光位相无规则变化的平均效应和最小二乘法曲线拟合技术，设计出高信噪比的参考光路，并对物体表面细微结构所引起的信号丢失进行了重构，实现了旋转体表面轮廓损伤的测量，其相对误差约0．3％。     

利用激光多普勒效应测量流体速度

本文利用激光多普勒效应,设计了基于光纤结构流体速度测量装置,文中利用光纤激光器作为光源,采用光纤代替传统的光路,采用光纤分束器实现分光,采用制冷的雪崩光电二极管(APD)为探测器,来建成一个基本全光纤化的多普勒测速系统.     

用于复杂轮廓表面数字化光纤测量系统（Ⅰ）：关键技术

本文详细论述了用于复杂轮廓表面测量的光纤传感器系统,给出了关键技术的具体实现方法。实验结果验证了方法设计的正确和有效：激光器光功率输出的稳定性好于0．07％,横向分辨力为8μm,测量范围可达6mm。     

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。     

用激光测量固体表面的速度

本文描述一组用激光多普勒测述原理测量固体表面运动速度的实验。实验中，把各种被测的固体试件固定在一个精密低速转合的圆周上，然后测量其线速度，并把测得的结果与转台所指示的速度进行比较。实验证明：选种方法可以测量大多数固体表面的运动速度，精度达1～2％。这一工作为激光多普勒测速技术进一步用于工业测量提供了一些实验基础。     

表面起伏测量系统中激光三角测量头的设计

本文利用几何光学和工程光学的原理详细推导了光学三角形测量头各器件之间的相对位置关系,给出了测量范围和象点的关系,最后根据设计实例说明测量装置调节的可能性和调节方法。     

基于激光多普勒效应的轴系振动综合测量

为了实现轴系的实时综合振动测量,提出了一种基于激光多普勒效应的能同时测量轴系弯曲振动与扭转振动的方法.设计了能分离轴系瞬时转速与其截面弯曲振动的多普勒外差干涉光路;针对弯扭振动特性搭建了相应地测试平台,并对贴在轴系上不同反光膜对多普勒频移影响进行了测试与对比,分析了微棱镜与玻璃微珠回归反射特性对轴系空间振动的影响;最后,在轴系表面采用回归反射强度特性显著的玻璃微珠反光膜,以削弱动态反射表面对多普勒效应的影响.针对数控立式铣床的切削转轴进行了相应的测量,结合设定的转速进行对比分析,结果表明:该原理可实现对轴系瞬时转速的波动与弯曲振动实时精确测量,其线速度的测量偏差小于±0.5 mm/s,可满足高速旋转状态下的轴系振动综合测量.     

激光多普勒效应在地震波勘探中的应用研究

传统地震检波器为“永磁-动圈”式电磁检波器,在信号捡取过程中易受电磁干扰,存在非线性;基带传输的低频模拟信号(10～300 Hz)会受干扰。提出一种应用切向激光多普勒技术的地震波检测方法,采用优化设计的差动光路结构方案,研究了信号处理单元的适宜带宽。通过F/V转换可以实时地得到被测速度、位移、加速度和频率。实现了线性测量的频率范围1.0～1000Hz,动态范围100dB。     

声光式激光外差振动测量系统研制与实验研究

设计并搭建了一套声光移频式的激光外差振动测量系统,包括光路部分和信号处理部分,并对该振动测量系统进行了实验验证。实验结果表明,当频率在10~100 Hz、100~1000 Hz、1~10 kHz频段内时,其测量相对误差分别小于0.15%、0.07%和0.03%,并且相对误差随着频率的增加而减小;解调信号幅值随着驱动电压的增大而增大,显示出了很好的振幅响应特性。此外,对该系统在小型旋转机械故障监测中的应用进行了实验探究。对一小型旋转机械故障前、后的振动进行了测量,记录了其波形以及频谱信息。测量结果表明,当该旋转设备存在故障时其振动时域波形图发生明显变化;频谱分析结果显示,在175~250 Hz频段内,频谱幅值相对变小;在250~350 Hz频段内产生了新的频谱成分,从而验证了将该系统应用于小型旋转机械故障监测中的可行性。     

激光多普勒流速测量技术

激光多普勒流速测量技术(LDA)是用来测量气体或液体流速的。这项技术与传统的测量技术相比具有显著优势，它可以精确测量许多不同粒子的速度，而不需要另外的仪器校正。这项测量技术是非侵入式的，具有很高的频率响应和大的动态范围。LDA技术常应用在蒸汽流测量、风洞湍流测量和内燃机燃料流测量当中。Compuscope 82G数据采集卡已被证明非常适用于LDA系统数据的采集、存储和传输。     

激光双截面转速波动法监测转轴动态扭矩

基于激光多普勒效应和转动动力学原理,提出一种直接监测转轴动态扭矩的新方法,并建立了数学模型。通过构造光学测试系统使4束高相干激光投射到转轴轴段两截面上4点,具有多普勒频移的反射光在光电探测器上发生混频,光电流频差正比于角速度。测得相邻时刻两截面的瞬时转速,得到轴段转速波动值及两端面相对转速波动值,进而实现转轴动态扭矩的直接监测。实验验证了该方法的可行性。与传统方法相比,该方法实时性强,具有较宽的动态范围,对动态扭矩的识别值提高了5%~10%,反映了转轴扭矩波动的动态特性。     

激光多普勒差动检波系统研究

为了满足地震勘探高精度、高分辨力的需要,进一步研究了多普勒测量技术和弱信号检测技术.设计了一种差动检波系统,采用相位光栅获得同光强、大夹角的测量光束,用扩束准直透镜组使两束高斯光束的束腰聚焦在被测物体上,得到最小光斑和平面波的叠加.使用大口径透镜收集散射光得到高信噪比的多普勒信号.其测量频率范围为0.3～1000 Hz,测量振幅范围为1.5～5 mm,频率和振幅的测量精度分别为1%和0.4%.     

激光多普勒技术用于大型转轴扭矩测量原理的研究

基于激光多普勒效应 ,提出了一种用于测量转轴扭矩的测量原理。实现了大型机械设备主传动的动力监测 ,为设备自动化、智能化奠定基础     

地球自转对天基雷达杂波特性影响分析

与机载平台雷达探测时的空时二维耦合杂波特性不同,天基平台雷达探测时地球自转对杂波的多普勒谱调制影响,导致杂波频谱进一步展宽,杂波抑制变得更加复杂。文中主要研究地球自转对PD体制天基平台雷达杂波回波特性的影响,并进行了仿真,首次得到PD体制下天基平台杂波回波的距离多普勒谱图,为天基雷达杂波抑制和目标检测提供理论基础和依据。     

磁致旋光效应测量脉冲大电流技术分析

通过分析磁致旋光效应,提出了利用磁致旋光效应对脉冲大电流进行测量的理论依据,列举了3种典型测量系统的光路设计.经分析,其中四光路系统是一种比较成熟的设计方案,它既没有直流和交流分量分离带来的误差,也没有偏转角正弦函数单调区间的限制,而且扩大了电流的测量范围,其应用前景广阔.     

应用多普勒技术测量载机速度的原理

分析了影响多普勒技术测速精度的各种因素，认为地球自转是影响最大的因素。若要高精度地测出载机速度，则必须对其进行补偿。     

一种新的信号分析方法在激光多普勒信号检测中的应用

为了提高激光多普勒测量固体运动参数的精度，提出了一种新型的非平稳信号分析方法，在算法中应用梯度下降方法推导出算法的系统方程，并且通过庞加莱映射给出系统稳定的存在条件。将该方法应用到激光多普勒测量50m处固体面内位移的信号检测中，对多普勒信号进行处理，估计多普勒频移。测试结果表明，该方法能够准确检测激光多普勒信号，测出数据的相对误差小于0．7％。     

单纵模VCSEL自混合多普勒测速传感系统的设计

基于激光自混合原理研制了多普勒测速传感系统,应用单纵模垂直腔面发射激光器(VCSEL),简化了光路设计;应用差频模拟锁相环技术处理微弱自混合多普勒信号,提高了测速精度和动态范围;应用单片机进行数字采样测量多普勒频移和计算物体的运动速度,实现了传感系统的集成化和小型化.实验结果表明,该传感系统在采样时间为0.1S的条件下,测速精度优于1%,测速范围达到30～500 mm/s,具有非接触式测量、测速精度高、动态范围大、结构简单、成本低和易于集成化等优点,在生物工程测量等领域有着广泛的应用前景.

Abstract：

The Doppler velocity sensor system based on laser self-mixing effect applies single-longitudinal-mode vertical-cavity surface-emitted laser (VCSEL),simplifying the optical path.And it uses difference frequency analogy phase locked loop (APLL) to process the self-mixing Doppler signal,so both the velocity measurement accuracy and dynamic range can be improved obviously.And it uses microcontroller unit (MCU) to make digital sampling and measure the Doppler signal frequency to obtain the velocity of the target,realizing the integration and miniaturization of velocity sensor systems.The experimental results show that,with the sampling time of 0.Is,the velocity measurement accuracy is better than 1%,and the dynamic range is from 30mm/s to 500 mm/s.The Doppler velocity sensor system has advantages of non-touch measurement,high accuracy of velocity measurement,wide dynamic range,simple configuration,low cost,and convenience in integration,so it has wide applications in such fields as bioengineering measurement.