同时多点激光多普勒测速系统

介绍了一种同时多点激光多普勒测速仪(LDV)的系统构成和原理,推导出了该测量系统的计算公式,并通过实验进行了验证.结果表明,该系统不仅能同时获取流场中多个空间测量点的速度信息,并且具有结构简单、频率响应快和精度高等特点.     

集成化激光多普勒测速频率跟踪仪

介绍了集成化激光多普勒测速频率跟踪仪的工作原理及性能,讨论了环路设计及调试过程中的重要参数和测试结果。     

不同固体表面下激光多普勒测速的数值模拟

激光多普勒测速仪(LDV)的测量精度和应用受到光电探测器、环境状况、频谱加宽和信号处理等因素影响。本文根据条纹模型和散射机理建立了固体LDV的数学模型,并通过数值模拟详细分析了固体表面特性和测量精度之间的关系,实验结果和数值模拟结果符合得很好。LDV能够精确地测量出固体表面运动速度,但要求被测固体的表面粗糙度在一定范围内,而且这个范围由条纹间距和有效探测体宽度决定。     

激光测速中的数字显示技术

本文叙述了所研制的激光多普勒测速仪中计数显示电路的原理、特点、以及和光路之间的配合关系。这一技术为使用者提供直接以数字显示的速度值，是一种简便可靠的好方法。     

半导体激光多普勒测速装置

介绍了采用半导体激光器为光源、PIN管为光电接收器的小型多普勒测速装置,为多普勒测速仪向便携式发展开辟了途径。     

自混合型半导体激光多普勒测速仪对血流量的测量

利用内藏光电探测器的自混合型的激光多普勒测速仪第一次成功地对血流量进行了测量。尽管血液具有低反射率及多方向发散的特点，但还是得到了明显的差拍信号及和血流速度成比例的基本频率信号。首先对带有广告色的水流进行了测量，通过观察由于流体方向的改变而引起的锯齿波差频波形的变化，确定了流体的运动方向。自混合型的半导体激光多普勒测速仅提供了一个简单、便利的测量血流速的方法。     

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。     

用于导航定位的激光多普勒测速技术研究进展EI北大核心CSCD

激光多普勒测速技术以其高精度和高可靠性得到广泛应用,其为运动载体的导航定位提供了一种全新的独立测速手段,在提高定位精度方面发挥了重要作用。随着应用场景的拓展,现有的激光多普勒测速技术亟待进一步的发展和优化。文中从激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV)的测速原理、种类分类和导航应用研究现状三个方面入手,对用于运动载体导航定位的LDV技术进行综述。可以看到,利用LDV进行组合导航的航迹推算精度已经优于0.01%,达到了高精度导航定位的要求,其中单光束LDV比双光束LDV更适合车载应用,能敏感更多维度速度分量的LDV对导航精度提高的效果更明显。同时,对LDV后续的发展方向进行了展望,LDV与更低成本的SINS进行组合导航是下一步值得研究的方向。可以预见,LDV有望在未来成为覆盖高低速测量、海陆空全领域的高精度独立测速装置,在解决实际科学和工程问题中发挥更大、更重要的作用。     

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.     

用于滑坡监测的自动跟踪激光表面测速系统

为实现滑坡表面速度、位移的自动实时监测,研制了一套新颖的自动跟踪激光表面测速系统(TLSV)。该测速系统基于激光多普勒效应,采用反馈控制技术,能够实现目标沿光轴方向速度、位移的精密测量,以及目标的自动跟踪。系统采用的"信号搬移消除噪声法",可以将常规去噪技术难以去除的混杂在多普勒信号中的噪声和干扰有效消除,进一步提高多普勒信号的信噪比;同时,"假随机采样一致性算法"使测速系统能够快速、准确识别目标,保证了目标跟踪的成功执行。并且,反光膜的合理应用使远距离目标的测量成为了可能。实验结果表明,该测速系统可实现目标沿光轴方向亚μm级速度、位移的准确测量,测量误差小于0.5%,测量距离大于50m。系统利用自动跟踪功能也同时实现了目标面内运动的监测,一定程度上将目标监测从二维平面扩展到三维立体空间。     

数字相关技术在激光多普勒测速仪中的应用

激光多普勒测速仪在导航系统中将是一种很好的速度传感器,而多普勒信号的处理在整套系统中起着十分关键的作用。本文提出将数字相关技术运用于激光多普勒测速仪的方法,对多普勒信号进行自相关处理,去除噪声干扰。仿真和实验均表明该技术大大提高多普勒信号的信噪比,降低系统对信号信噪比的要求,提高系统的抗噪能力和灵敏度,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。     

基于Janus配置的激光多普勒测速仪

为了减小地面凹凸不平、载体颠簸对速度测量的影响,提出并设计了基于Janus配置的激光多普勒测速仪(LDV).通过系统中两个参考光束型子系统所得到的多普勒频率对发射倾角的变化量进行补偿,从而提高测量精度.理论分析和实验结果表明,基于Janus配置的LDV对发射倾角不敏感,测量精度远高于传统的参考光束型LDV.以电子里程计...     

激光多普勒测速仪方向辨别及低速测量的研究

为了解决激光多普勒测速仪速度方向辨别及低速测量的问题,利用双声光调制技术设计了光路系统测量转台的转速。在参考光模式的基础上,对参考光和信号光分别进行移频并设定一定的偏置频率,使得探测器输出信号的频率在偏置频率左右变化。理论分析和实验结果表明:双声光调制技术可以有效地辨别速度方向,并且可以实现低速测量;所设计的激光多普勒测速仪的测速精度优于0.35%。     

基于Lab VIEW的激光多普勒测速仪跟踪滤波器设计

提出根据前一时刻的多普勒频率来调整带通滤波器上下限截止频率的方法,基于Lab VIEW平台设计了激光多普勒测速仪的跟踪滤波器,对多普勒信号进行跟踪滤波,以适应多普勒信号在很宽的频率范围内动态变化的特点。利用固定通频带的滤波器和跟踪滤波器分别对理想正弦信号和实测的多普勒信号进行研究,仿真及实验结果表明：当信号的频率远离普通滤波器的通带时,普通滤波器通带内的噪声严重影响多普勒信号频谱位置的判别,从而导致得出错误的结论,而跟踪滤波器在滤除基底信号及系统部分噪声的基础上,实时跟踪多普勒信号的频率,信噪比明显提高,所得结果与多普勒频率的真实值相一致。     

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。     

全光纤多普勒测速系统的研究

为了验证全光纤多普勒测速系统的低速响应能力,采用窄带光纤激光器、准直透镜等器件搭建了一套迈克尔逊干涉仪结构的全光纤多普勒测速系统,分析了其测速的基本原理,并对喇叭振动进行了测试。采用快速傅里叶变换对信号进行处理,解调结果表明,该系统对低速响应灵敏,能够有效地测量出喇叭膜片振动速度,最低可测速度在1mm/s以下,速度分辨率可达0.1mm/s。     

边发射半导体激光器自混合测速仪研究

采用边发射半导体激光器作为激光自混合速度测量系统的激光光源,针对不同表面类型、采样时间、注入电流、信号处理系统对自混合测速结果的影响进行实验研究和讨论分析。结果表明不同反馈表明和采样时间（0.1S,1S）均能满足高精度测速要求。同时,实验中采用合适的激光工作电流（激光器阈值电流1.1倍以上）并结合零点控制技术能够获得信噪比更大激光自混合测速信号。这些结论对深入分析自混合信号的产生机理以及半导体激光自混合测量系统的优化具有参考意义。     

基于激光多普勒测速雷达自相关检测算法研究

为提高车载激光多普勒测速低信噪比时的测速精度,同时保持较好的实时性,基于自相关检测算法在车载激光多普勒测速中的应用进行了理论与实验研究.从速度估计的克拉美罗下限(CRLB)出发,将自相关后信噪比与采样点数的关系和频域内信噪比估计相结合;不同原始信号的信噪比,可以选取最优重数和采样点数以便对信号进行自相关处理,从而减小计算量,实现系统信噪比和探测概率的提高.仿真和实验结果表明,在信噪比不低于-10 dB时,二重自相关可以使系统速度估计精度接近CRLB.     

收发一体式激光测速仪光反馈噪声的抑制

针对一种收发一体式激光测速仪信噪比低,导致灵敏度差的问题,提出了针对收发一体式激光测速仪光反馈噪声抑制的方法。通过调整出射窗角度来减少镜面反射,增加光阑减少进入半导体激光器中的杂散光光通量,调节原向反射屏与半导体激光器间的相对位置关系等具体方法,有效地降低了光反馈噪声对信号的影响。验证实验表明通过对光反馈噪声的抑制,较好地改善了测试系统的信噪比,在工程实践中可提高该系统的动态范围以及小信号的识别能力。