线结构光三维传感器需要结合扫描机构才能对物体进行三维重构，在使用前需要对扫描方向进行标定。由于各个标定图像的清晰度不同，传统标定方法会多次引入噪声，降低了标定精度。为了减小由图像清晰度不同多次引入的噪声，本文提出了基于联合估计的扫描方向标定方法。在标定过程中，需要使用位移台将平面靶标移动一个固定的距离，使每个拍摄位置处的靶标相对相机坐标系的旋转矩阵相同，同时平移向量的变化由位移台的运动步长约束。通过对旋转矩阵和平移向量增加约束，将平面靶标上的二维特征点拓展为三维特征点；联合所有标定图像进行统一的单应性估计，减小了由图像清晰度不同多次引入的噪声。通过测量量块尺寸进行了验证实验，实验结果表明：所提方法的测量误差相比传统方法减小了约30%，而且所提方法具有更好的重复性。所提方法实现了线结构光三维传感器扫描方向的高精度标定，减小了传感器三维重构的误差。

为了提高激光测速系统中信号处理速度,获取更高的测量精度和实时检测能力,本文从硬件结构、传输策略和试验结果入手,提出了利用DSP芯片作为频率分析处理器的多普勒测速系统.通过对A/D控制策略,光电数据采集压缩,DMA传输和DSP处理器中的FFT谱分析和频谱校正算法的研究和对数变频模式模拟电压信号测量试验,实现了多普勒信号处理器在显示采样频率为7MHz,速度显示间隔为0.3ms的实时检测和频率细化能力.

提出一种结构简单、测量精度高的频谱分析型激光测速系统.该系统采用双入射光差动型光路,利用硬件采集多普勒电压值和包络起始时刻送入PC机,通过软件加窗、补零、FFT谱分析及相位差频谱校正处理,实现多普勒频率值的计算、细化,最终得到相关速度结果.非对称突扩管道流速测量的应用证明该系统是可行的.

讨论了计数型多普勒信号处理器,着重介绍计数型信号处理器的工作原理,及各主要硬件部分的构成原理和具体结构.其主体部分采用包括集成计数器、存储器、比较器为主的全硬件设计,具有响应快和精度高的特点.通过合理设计闪烁包络检测单元、计数器主体部分和计数有效性判别电路,既增强了处理器的噪声适应能力,进一步提高了仪器的处理速度.并应用于双锥水力旋流器内部流场的研究,证实了零轴向速度包络面将流场分为内外旋流区的特点,得到了包络面为一柱锥联合面及其与旋流器结构参数之间的关系.

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(LDA)已成为科学研究中测量固体表面运动速度和复杂流场流动速度的一种强有力的手段,受到普遍的重视.而多普勒信号处理器则在整套测速系统中起着非常关键的作用.基于PC机的LDA信号处理器采用平均周期图法对LDA光电信号进行分析,并利用补零、加窗、频率放大等信号处理措施大大提高了整套系统的噪声适应能力,同时简化了系统的硬件结构.随着PC机的迅速发展,这种信号处理方法必然有着越来越好的发展前景.

二维计数跟踪型激光多普勒测速系统利用两个计数跟踪光电混合反馈环路来分离并测量速度的二维分量.通过智能控制,寻找适当的初始光学频移档次,使得光电信号的有效频率成分分别进入各自对应的信号处理器处理带宽内,同时监视LDA的工作状态,对采集得到的两个环路的光电信号频率及相应的光学频移量,进行一系列的信号处理工作,最终可获得测量点的二维速度分量.二维智能计数跟踪型LDA在非对称突扩管道的流场测量中的应用结果,证实了该套系统的研制是成功的.

二维计数跟踪型激光多普勒测速系统利用两个计数跟踪光电混合反馈环路来分离并测量速度的二维分量。采用计数跟踪方法后,光电信号的带宽被压缩了至少一个数量级,使得该系统不仅工作稳定可靠,而且结构简单、成本低廉。详细讨论该系统的工作原理、构成,并给出实验研究结果。

以激光扫掠法为基础，结合计数型信号处理技术和微机高速数据采集方法，构成了人工心瓣瞬时关闭速率的激光实时诊断系统。介绍了激光扫掠法的基本原理之后，讨论了各主要光学部件的作用及准直透镜和圆柱光栅的位置参数对测量结果的影响，分析了实时信号处理系统的构成及工作原理，并给出了单叶碟型机械心瓣关闭速率的实测结果。

针对机械式扫描激光多普勒测速技术(LDA)存在的缺陷.利用声光互作用中衍射光束的偏转效应来实现激光束扫描.构成的声光扫描LDA系统不存在任何运动的光学元件.克服了机械扫描LDA存在惯性影响带来的局限性.应用于人工心瓣返流瞬态流速分布的测定.所获得的实验结果为评定二尖瓣替代物返流特性提供了可信的依据.