激光多普勒测速

摘要： 侧式进出水口出流工况水流呈现扩散态,拦污栅断面脉动流速很大,可能危及拦污栅安全,其脉动流速变化规律及产生原因有待进一步探讨。本文建立了典型进出水口试验装置,利用激光多普勒流速仪与声学多普勒流速仪开展试验研究。结果表明:在靠近扩散水流末端的拦污栅断面脉动流速很大,流速脉动值可达时均值的1.8倍,平均紊动强度为0.724,该断面流速脉动呈现出明显的正态性,其概率密度分布基本服从正态分布;水流自输水隧洞段经扩散段、调整段、防涡段、向库区流动的过程中,紊动强度沿程呈现先增大后减小的变化规律,水流在输水隧洞段脉动流速小,在扩散段及调整段内脉动流速沿程均较大,脉动流速值接近时均值,甚至大于时均值,进一步解释了拦污栅断面脉动流速很大的原因。拦污栅断面及进出水口沿程的脉动流速规律有别于对脉动流速的一般认知规律。研究成果将为进出水口体型参数优化及分析引起拦污栅振动破坏提供理论依据。

摘要： 基于自混合干涉效应的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)相干测量系统是一种极其灵敏的传感系统。相比于传统的激光测速技术,自混合干涉具有光路自准直、无需额外光电探测器和混频器等优势,使系统的结构更加紧凑;而且,使用太赫兹波进行相干测量,有望提升测速上限。本文采用THz-QCL的自混合干涉技术,研究了系统对于两独立运动目标物的非线性动力学响应特性,给出了自混合信号的多普勒频谱,并通过频谱分析,获得了两目标物的运动速率及方向。研究结果证实了利用THz-QCL自混合干涉系统对目标物进行运动传感的可行性,为高速运动的多目标物测速提供了新的技术手段。

摘要： 针对传统激光多普勒测速实验系统中硬件采样率有限及多普勒信号自动化处理性能较弱的问题,本文开展了实验系统虚拟仿真及硬件改进.利用Unity 3D和Matlab Apps对实验内容及其信号处理方法进行了建模,通过虚拟仿真的开发,学生可更深入地了解实验系统的细节;采用LabVIEW编程和数字示波器组建了便捷的自动化高速数据采集系统,将现有实验系统硬件的采样率从50MSa/s提高至2GSa/s,并能够利用软件实现多种自动数字化处理流程,如数字滤波和自动化测量等,提升了实验系统性能,为教学内容和实验系统的设计及建设提供了参考.

摘要： 针对目前光学法测量空气声声压与实验室标准传声器之间存在一定偏差的问题,以驻波管中的声场为测量对象,利用双光束激光多普勒测量系统,以檀香燃烟作为示踪粒子,测量光学干涉位置处的声压量值.优化了基于商用光子相关器的直接自相关算法,通过时域加窗的光子自相关方法,有效消除粒子自身热运动产生的影响.实验结果表明,时域加窗光子相关光谱法解调结果与实验室标准传声器测量结果的偏差小于0.11dB.

摘要： 2020年是激光器发明60周年.激光自发明以来,在众多领域都得到广泛应用.一个特殊的例子是利用激光多普勒效应测量流体的流速,为流体力学领域带来新的发展.清华大学工程力学系沈熊教授从事激光多普勒测速的研究已有半个世纪,在此次访谈中,他讲述了自己上世纪50年代在清华大学求学、60年代开展过超音速风洞研究的经历,之后他在70年代转向激光多普勒测速研究,主持研制出中国第一台"激光流速计"(激光多普勒测速仪),并坚持激光测速研究至今.沈熊教授还讲述了他在激光测速的科学研究、教学培训、学术交流、产品研发方面的经历,并分享自己关于科技研发的见解.

摘要： 该文针对激光多普勒测速装置的散射粒子对热式风速仪计量性能的影响进行系统性研究,通过理论分析和实验研究,证明激光多普勒测速装置的散射粒子附着在热式风速仪传感器的表面会导致热式风速仪示值偏小,并且散射粒子附着的影响程度与热式风速仪传感器的结构有关,传感器与流体接触面积越小,表面黏附性越小,热式风速仪的示值产生的变化越小。同时,通过实验证明热式风速仪因散射粒子附着示值产生的偏差会随着使用而发生变化,因此,按照散射粒子附着过程中测得的修正值对热式风速仪的示值进行修正,热式风速仪在使用时依然存在示值偏差。

摘要： 搭建了基于激光多普勒测速仪(LDV)的冲击射流火焰流场实验平台,开发了固态粒子发生器、粒子回收装置和精密位移机构等装置,对单孔喷嘴(功率200W)、同轴喷嘴(功率1200W)的自由射流火焰流场和冲击射流火焰流场进行高精度测量,测量数据具有较高的准确性和可重复性.在冲击射流模式下,利用多个位置点的平均速度分量测量值进行流场重构,获得了冲击射流火焰流场基本特征.实验发现:在靠近冲击壁面区域距中心滞止点约1倍喷嘴直径处出现水平方向速度峰值,该点处可能会形成短冲击距离下换热强度的第二次峰值.在同轴射流工况中,外环同轴射流和中心射流间存在一个内部剪切混合层:在自由射流火焰模式下,该混合层随着射流的发展而耗散;在冲击射流火焰模式下,由于受到滞止区的作用,混合层向外扩张.%A Laser Doppler Velocimetry system containing aparticle generator, aparticle collector and a motorized precision translation stage is built to diagnose the fluid fields of a vertical flow burner.The free jet flame and impinging jet flame are investigated, both for a single nozzle (200 W power) and a coaxial dual-nozzle (1200 W power).An adaptable signal to noise ratio (SNR) threshold is analyzed and employed for post-processing.The experimental data shows high repeatability and accuracy in multiple measurements.For impinging jet cases, the Reynolds numbers (Re) of low power and high power flame are 1200 and 7200, respectively.The mean velocity vectors and contours are sketched from the measurements at different axial and radial positions, displaying the main characteristics of the impinging jet flame.Meanwhile, apeak of the horizontal velocity occurs roughly at one-nozzle-diameter distance departed from the nozzle axis in the near-wall region.This feature possibly provides an explanation for the mechanism of the secondary peak of the heat transfer captured in previous literatures.For the cases of coaxial jet, a mixing region exists between the outer annular jet and the core jet:the mixing zone is gradually damped with the development of the free jet flame, whereas radially expanding in the impinging flame driven by the high-pressure stagnation region.

摘要： 为了应用激光多普勒测速仪测量高速运动体的运动速度，设计了一种侧面双光束测量方法，实现小量程激光多普勒测速仪测量高速飞行体的速度。激光多普勒测速仪测速量程为: 0～30m/s，测量的高速飞行体速度范围为：0～130m/s。

摘要： 采用激光多普勒测速技术(LDA),对全透明叶轮的液力变矩减速装置泵轮内流场进行测量,考虑激光光路在测量过程中发生折射的影响,并应用锁相平均法针对泵轮周期流道的试验数据进行处理,获得了泵轮内不同测量位置处的轴向流速分布.建立单流道CFD计算模型仿真计算LDA测量位置处的轴向流速分布,分析其与LDA测试结果存在误差的原因,表明LDA测试结果可对CFD流场仿真进行修正.

摘要： 本文应用垂直腔面发射激光器的自混合效应对激光多普勒测速方法进行了研究，提出了一种结构简单、紧凑的激光多普勒测速装置.用安装在激光器后方的光电探测器检测自混合信号，采用快速傅里叶变换方法对自混合干涉信号进行频谱分析，可获得多普勒频率信息，从而获得运动物体沿光学轴向的速度分量信息.设计了相应的实验，实验结果表明该方法测速精度高，相对误差在速度较高时小于0.5％。

摘要： 三维激光多普勒信号的光学频移分离方法及三维激光多普勒测速装置。本发明涉及一种用于三维流速测量的光学方法及仪器。利用三种光学频移作为三维被测速度信号载频，散射光信号由单一光电接收器探测，由具有不同通带的选频滤波器进行信号分离。所构成的三维测速装置结构简单，易于调整且造价低。可广泛用于流体力学、化工、水利以及生物医学工程等领域的三维流场的速度测量。

摘要： 一种基于旋转光栅的激光多普勒测速装置，包括：检测探头，同轴电缆收集检测探头的检测信号，传输至用于结算速度的信号处理电路板，信号处理电路板连接显示屏并将检测信号在显示屏上显示；所述检测探头包括一激光器，激光器激光路径上设置用于准直的准直镜，准直镜后设置有旋转光栅，两个全反镜平行对称设置于经旋转光栅衍射后的激光路径上，并将激光反射后使激光从检测探头的检测孔射出，收集透镜位于检测孔内，收集被测物体散射的激光，激光经成一定角度向下倾斜的全反镜反射至汇聚透镜，光电探测器收集汇聚透镜的激光，并将信号由进行信号放大和滤波的前置电路经同轴电缆传出检测探头。其结构简单、体积小、灵敏可靠、测量精度高。

摘要： 双边缘相位调制激光多普勒测速系统及测速方法，涉及多普勒测速技术。本发明是为了解决现有的相位调制激光多普勒测速系统，无法同时利用信号光一倍调制频率拍频信号相位中的多普勒频移信息以及无法充分利用全部回波信号光中的多普勒频移信息的问题。本发明利用偏振分光棱镜，将回波信号光按照偏正分成两束，对每一束信号光都进行相同的正弦相位调制，并分别利用光电倍增管进行探测。通过两个电流值i

摘要： 三维激光多普勒信号的光学频移分离方法及三维激光多普勒测速装置。本发明涉及一种用于三维流速测量的光学方法及仪器。利用三种光学频移作为三维被测速度信号载频，散射光信号由单一光电接收器探测，由具有不同通带的选频滤波器进行信号分离。所构成的三维测速装置结构简单，易于调整且造价低。可广泛用于流体力学、化工、水利以及生物医学工程等领域的三维流场的速度测量。

摘要： 本发明公开了一种基于混合基FFT的激光多普勒测速仪测速方法，包括：按照预设采样间隔采集模拟光电信号，并进行预处理，得到离散多普勒信号序列；将离散多普勒信号序列依次分解为较短的子序列；构造DFT迭代过程的三项变量因子矩阵；三项变量因子矩阵为：输入序列矩阵、系数旋转因子矩阵和DFT旋转因子矩阵；基于三项变量因子矩阵对子序列进行DFT的逐层迭代计算，得到多普勒信号序列幅值频谱及其最大值，并求出频谱最大值的主频序号；根据频谱最大值的主频序号依次计算多普勒频率和最终流体速度。本发明可以有效化简复数运算，提高运算效率与实时性，有利于实现现场在线测量。

摘要： 本发明公开了一种用于水下测速的双光束差动激光多普勒测速仪，包括壳体与测速组件；壳体的外壁上设有测速槽，测速组件包括：发射单元、发射透镜、第一透明窗口，位于测速槽一侧的槽壁上，使两束入射光在测速槽内相交，并散射光；第二透明窗口，位于测速槽另一侧的槽壁上，使散射光射入壳体；接收透镜，用于使散射光聚焦；接收单元，用于对散射光进行光电转换，并进行载体相对于水的运动速度解算或水体流速解算。本发明应用于激光和精密测量技术领域，将激光多普勒测速仪应用于水下测量，可实现自主式、无接触测量，且测速精度高、空间分辨率高、方向灵敏度高、实时性好。且本发明的各个元件容易获得，装配简单，易于实现。

摘要： 本申请涉及一种用于中远距离测速的激光多普勒测速仪。所述激光多普勒测速仪在根据探测需求确定光学模块的组件参数后，通过调整光学模块中正透镜组和负透镜组之间的距离调整光学模块输出的测量光的束腰位置，进而根据参考光和信号光干涉形成的光信号转换为包含多普勒频率信息的电流信号，通过信号处理系统对电流信号进行处理，得到待测物体的速度，实现中远距离的速度测量。本发明所提供的激光多普勒测速仪可以突破当前测速仪测量距离短的问题，并同时在中远距离测量中保证测量结果的高精度和高信噪比。

摘要： 双边缘相位调制激光多普勒测速系统及测速方法，涉及多普勒测速技术。本发明是为了解决现有的相位调制激光多普勒测速系统，无法同时利用信号光一倍调制频率拍频信号相位中的多普勒频移信息以及无法充分利用全部回波信号光中的多普勒频移信息的问题。本发明利用偏振分光棱镜，将回波信号光按照偏正分成两束，对每一束信号光都进行相同的正弦相位调制，并分别利用光电倍增管进行探测。通过两个电流值i

摘要： 一种基于旋转光栅的激光多普勒测速装置，包括：检测探头，同轴电缆收集检测探头的检测信号，传输至用于结算速度的信号处理电路板，信号处理电路板连接显示屏并将检测信号在显示屏上显示；所述检测探头包括一激光器，激光器激光路径上设置用于准直的准直镜，准直镜后设置有旋转光栅，两个全反镜平行对称设置于经旋转光栅衍射后的激光路径上，并将激光反射后使激光从检测探头的检测孔射出，收集透镜位于检测孔内，收集被测物体散射的激光，激光经成一定角度向下倾斜的全反镜反射至汇聚透镜，光电探测器收集汇聚透镜的激光，并将信号由进行信号放大和滤波的前置电路经同轴电缆传出检测探头。其结构简单、体积小、灵敏可靠、测量精度高。

摘要： 一种相位调制激光多普勒测速系统及测速方法，涉及一种多普勒测速系统及测速方法。本发明为了解决现有的相位调制激光多普勒测速系统必须具有能量探测器导致部件较多结构复杂的问题和为了解决现有的相位调制激光多普勒测速方法灵敏度较低、测量范围较窄的问题。本发明的一种相位调制激光多普勒测速系统包括：激光器、偏振分光片、机械开关、第一凸透镜、旋转目标、第二凸透镜、多模光纤、第三凸透镜、偏振片、第四凸透镜、光纤相位调制器、第五凸透镜、扩束镜、F-P干涉仪、第六凸透镜、光电倍增管、驱动器、信号发生器、数据采集卡、输出卡和计算机；利用相位调制激光多普勒测速系统实现运动物体的测速。本发明适用于运动物体速度的测量。