上海兰宝传感科技股份有限公司, 上海 201499
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。
激光多普勒技术 速度测量 外差探测 拍频 laser Doppler technology velocity measurement heterodyne detection beat frequency
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Abstract
College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
In order to improve the accuracy and universality of the rotational speed measurement, an instantaneous rotational speed measurement method based on laser Doppler technology is proposed. The composition and working principle of the new system are discussed in detail. Theoretical and experimental results show that the new rotational speed measurement system belongs to the non-contact method, which eliminates the quantization error of the contact method and greatly improves the applicability and accuracy. Compared to the commonly used method, the measurement accuracy of the new rotational speed measurement system will not be affected by the system’s installation angle deviation, and it does not need to measure the radius of the rotating body, so the influence of the radius fluctuation of the rotating body on the measurement accuracy can be avoided while outputting the rotational speed in real time. The relative error of the rotational speed measurement is less than 0.06% (1σ).
laser Doppler technology rotational speed measurement non-contact real time Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 011201
1 河北工业大学 机械工程学院, 天津 300130
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300192
3 南京津淞涵电力科技有限公司, 江苏 南京 211316
4 天津工业大学 机电学院,天津 300387
为了解决航天器操纵旋转套筒内螺纹的自动检测问题, 特别是在内螺纹件表面有油污与锈蚀时, 单纯地利用光学图像检测的方法很难更好地解决问题, 利用平流气体吹向内螺纹, 从而形成了映射着内螺纹形貌的湍流输出, 然后利用多普勒激光测量内螺纹的湍流特性。研究了内螺纹气体湍流的拉伸与压缩过程的数据特性, 利用箱线图的方法处理内螺纹湍流数据, 建立了内螺纹湍流箱线图的标准样板库, 将检测数据与标准样板对比检测,结果表明: 当异常值阈值设为7%时, 检测准确率为99.3%。气体湍流激光多普勒式检测内螺纹方法可行,克服了表面油污等难点,完全满足检测的要求。
内螺纹检测 湍流边界层 激光多普勒技术 流场测量 数据箱线图 detection of internal thread turbulence boundary layer laser Doppler technology flow field data box line graph 红外与激光工程
2018, 47(4): 0406006
西安交通大学激光与红外应用研究所,陕西,西安,710049
提出了一种差动式可辨向激光多普勒扭转振动测试仪，计算并分析了激光多普勒技术的双相检测和矩形光栅的衍射光强分布。采用相位光栅作为光学混频器件，提高了测量的信噪比并充分地利用了光能。实验表明，该系统能有效地实现旋转轴可辨向扭转振动的测量，并可获得较高的精度。
光学技术与仪器 激光多普勒技术 扭转振动 差拍 相位光栅
