基于二维激光多普勒测速仪测量低压流场速度

低压流场中的速度分布对于流动特性的理解和优化设计具有重要意义。基于激光多普勒测速仪的测速技术是一种非侵入性、高精度的流场速度测量技术,其能够实时测量流场中各个位置的速度分布。本研究将基于激光多普勒测速仪测速技术对低压流场中的速度进行测量,并探究速度分布规律,为相关领域的研究提供重要的参考依据。

基于二维激光多普勒测速仪的捷联式车载自主重力测量方法

传统的车载重力测量通常采用捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)/全球导航卫星定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)组合的方式,但是在如山谷、隧道以及高楼林立等特殊环境下,GNSS信号会受到遮挡,导致重力测量系统精度下降。针对特殊环境下传统车载重力测量方法精度下降的问题,提出了一种基于捷联惯导系统/二维激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV)组合的车载重力测量方式,分析了系统重力测量原理和误差模型,设计了滤波器方案,通过车载重力测量实验对系统精度进行了验证。实验针对丛林遮蔽的山地环境下完成了六条重复测线重力测量,同时比对SINS/GNSS组合重力测量系统的测量精度,其中SINS/GNSS组合系统的单条测线内符合精度最大为2.46 mGal,最小为1.03 mGal,总内符合精度为1.53 mGal;SINS/LDV组合系统的单条测线内符合精度最大为1.05 mGal,最小为0.47 mGal,总内符合精度为0.70 mGal,其总内符合精度相比于SINS/GNSS组合系统提高了约53%。车载重力测量实验证明了SINS/LDV组合重力测量系统在卫星信号拒止环境下的有效性。

激光多普勒测速仪示值误差检测方法研究

针对激光多普勒测速仪示值误差的检测,传统的检测方式是通过获得相应运动速度的运动物体,以其为标准完成测速仪示值误差的检测。但针对高速激光多普勒测速仪(公里级每秒)示值误差的检测,现有速度获取方式无法获取相应的速度上限。为此,本文提出采用光学回波模拟法对其进行示值误差检测。通过光学移频技术模拟测速仪测速过程中产生的多普勒频移,构造携带目标信息的光回波,从而实现对应速度激光多普勒测速仪示值误差的检测。本文以声光移频器与各类空间光器件搭建了检测系统,对某型号的激光多普勒测速仪进行了单点测速示值误差的检测试验。由实验结果可知,针对测速仪示值误差检测的光学回波模拟法是可行性,具有一定的工程应用前景。

参考光束型激光多普勒测速仪的误差分析

阐述了参考光束型激光多普勒测速仪的基本原理,从理论上分析了原理公式近似、高斯光束干涉、激光线宽、探测器孔径、有限渡越时间、信号处理算法、空气折射率变化及角度测量等诸多因素对激光多普勒测速仪测量结果造成的误差,研究并给出了每一种影响因素所引起误差的理论公式,在每一种影响因素中具体讨论了各种光学参数对测量误差的影响并对部分参数进行实验研究。理论分析和实验表明:在实验中需要选择线宽较窄的激光器及孔径较小的光电探测器,而在选择光束光斑半径和信号光中心光线的方向与粒子运动方向的夹角时,既要考虑激光的质量和多普勒信号的强度,同时也需要考虑原理公式近似、探测器孔径的尺寸、有限渡越时间及高斯光束干涉等多种因素对测量结果的影响。

光子多普勒测速仪与压杆相结合的冲击波反射压力测试技术

为在强电磁干扰环境下测量爆炸冲击波的壁面反射压力,将光子多普勒测速仪(PDV)与压杆相结合,设计了一套压力测试系统。采用滑动安装结构消除探头在应力波作用下产生的轴向速度,根据杆中弹性波多次反射的压杆自由面速度曲线,提取起跳点,拟合得到了压杆声速。对压力测试系统进行了响应特性、有效测量时间和测量下限分析,并采用该系统测量了球形炸药爆炸的冲击波反射压力。研究结果表明:该系统频响低于杆表面粘贴的应变片电测系统,测量下限优于应变片电测系统;测得的球形炸药爆炸的冲击波最大反射压力为463.5 MPa,上升沿为5μs;PDV和压杆相结合的冲击波壁面反射压力测试技术可行。

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%。

分光再利用型激光多普勒测速仪及其与捷联惯导组合导航

为了抑制惯性导航系统的误差累积效应,提出了用激光多普勒测速仪与捷联惯导进行组合。基于分光再利用的思想设计了新型光路结构的激光多普勒测速仪,并详细讨论了激光测速仪与捷联惯导组合进行航迹推算的过程。理论分析和实验结果表明,分光再利用型激光多普勒测速仪测量精度高、数据有效性及稳定性好,将其用于车载惯性导航系统大大提高了导航精度,位置误差由纯捷联惯导2 h1166 m提高到组合系统2 h 20 m。

基于激光多普勒测速仪的车载组合导航

针对车载纯捷联惯性导航系统(SINS)导航精度随时间增长而降低的不足,提出了基于激光多普勒测速仪(LDV)这一新型速度传感器的组合导航方案。通过建立SINS/LDV组合导航系统的状态方程和量测方程,设计了系统的卡尔曼滤波器,并对组合导航系统进行了仿真模拟。结果表明:SINS/LDV组合方案能够有效减小SINS导航参数随时间的累积误差,可以实现全自主、高精度导航;当LDV测速精度为0.1%时,组合导航系统的位置精度提高了2个数量级,速度精度提高了1个数量级。

超声多普勒测速仪在液-固和气-液两相流测量中的应用

This work aims to investigate the application of ultrasound Doppler velocimetry in multiphase flow.The experimental results show that in the homogeneous liquid-solid system,the amplitude of the received echo energy decreases exponentially with measurement depth,and attenuation rate increases with increase of solid holdup monotonously.A model based on the ultrasound reflection and refraction law and scatter characteristics of particles is proposed to predict the relationship between received echo energy and solid holdup.In the gas-liquid system,liquid velocity and bubble rise velocity can be directly obtained from the velocity profile by Dop 2000 when the bubble number is small,while in medium gas velocity range,FFT must be executed to calculate velocity distribution, resulting in a two-peak distribution,which in turn can be used to obtain liquid velocity and bubble velocity by further data processing.

基于Labview的激光多普勒测速仪的频谱校正

在激光多普勒测速仪中,为了减小由信号处理算法带来的测量误差,提出运用频谱校正算法对多普勒信号的频谱进行校正,详细阐述了能量重心法、比值法和相位差法3种离散频谱校正算法的基本原理,运用这3种算法对理想正弦信号进行仿真,并运用比值法对信号施加不同频率和信噪比的噪音下的正弦信号和实测的多普勒信号进行仿真及实验研究。结果表明:3种算法都可以使信号的频率更接近于真实值,其中能量重心法校正精度相对较低,比值法和相位差法精度较高,尤其是比值校正算法处理速度更快,校正的精度基本不受信噪比的影响。将比值法运用于激光多普勒测速系统,与光接收计数法测量结果进行比较,结果显示:校正后比较正前激光多普勒测速仪测量相对精度提高了2～3倍。

基于激光多普勒测速仪的皮托管校准实验研究

用皮托管测量风速时需要其校准系数α来修正测量结果，激光多普勒测速仪可用于皮托管的校准。在校准过程中，皮托管探头附近的绕流和实验段流场在轴线上的速度分布偏差会影响校准结果。为评估或修正这些影响进行了实验研究，实验结果表明：皮托管探头对原有流场的干扰会影响α的校准结果，因此校准时须找到合理的激光多普勒测速仪测量位置以尽可能地避免这种影响；实验段流场轴线上固有的速度分布偏差也会影响校准结果，这种影响可以通过实际测量来修正。

激光多普勒测速仪信噪比及多普勒电流的研究

研究并给出了参考光束型激光多普勒测速仪中计算信噪比的一般公式,并进行数值模拟,分析了光斑尺寸和探测器孔径对信噪比的影响;同时给出多普勒电流的计算公式,并从理论上分析了参考光束与信号光束的空间位置关系对多普勒电流的影响。理论分析及数值模拟表明,信噪比是参考光光强的增函数,但当参考光光强达到一定值时,信噪比增加的非常缓慢,趋近极限值ηIs/(hνΔf);两光束艾里斑尺寸相当时,信噪比最大,可达0.7ηPs/(hνΔf)。两束光不平行时,多普勒电流的大小与两束光的角度偏差关系很大;而两光束平行时,光束入射角对多普勒电流几乎没有影响。

基于光子多普勒测速仪的冲量传感器

比冲量测量是脉冲辐射和爆炸与冲击实验研究中非常重要的参数测试技术。对靶托-传信杆冲量传感器的测速方式进行改进,采用光子多普勒测速仪对传信杆自由面进行连续速度测量。对一定面密度的光敏炸药在脉冲光源起爆下产生的比冲量进行了测量。实验数据表明,该冲量传感器能够较全面地反映靶托-传信杆组件在爆炸冲量作用下的运动过程。最后指出了该传感器存在的问题和进一步改进的措施。

智能计数─跟踪型激光多普勒测速仪研究

智能计数─跟踪型激光多普勒测速仪研究李恩邦，刘昌文，刘杰，高志（天津大学热能研究所）０引言激光多普勤测速仪（简称ＬＤＡ）［１］已成为测量固体表面运动速度和复杂流场流动速度的一种先进手段。但结构复杂、费用高、操作繁琐是ＬＤＡ存在的主要问题，限制着该技术...

多普勒测速仪/捷联惯导组合导航技术研究

提出了利用多普勒测速仪辅助捷联惯导系统动基座对准以及基于卡尔曼滤波的组合导航方案,并对该导航方案水上实验的结果进行了分析.实验结果表明,多普勒测速仪能够有效地抑制惯导误差随时间积累的缺点,提高了导航定位的精度.

激光多普勒测速仪测量误差的估计和修正

用激光多普勒测速仪 (LDA)测量紊流的平均流速时带有系统误差。迄今为止的有关理论研究是不完整的。本文导出了一组准确的理论公式 ,既适用于有方向识别功能的LDA ,也适用于无方向识别功能的LDA。文章讨论了平均流速的测量误差及紊流度的测量误差 ,同时还给出了这些误差的修正方法。

一种提高多普勒测速仪测频精度的方法

多普勒测速仪是水面或水下平台速度测量的主要设备。提出了利用随机样本一致(Random Sample Consensus,RANSAC)算法来估计多普勒频移,从而使速度测量具有更高的稳定性。多普勒测速仪信号处理的核心是测量多普勒频移,该方法利用回波复相关相位是多普勒频移的一次函数来估计多普勒频移,进而计算得到平台速度,在估计频移时采用RANSAC算法以提高测频精度。为了验证方法有效性,对信号形式为连续波(Continuous Wave,CW)脉冲对的情形进行了仿真。结果表明,提出方法的稳定性得到明显提高。

激光多普勒测速仪标定系统不确定度研究的自动测量设计

文章讨论激光多普勒测速仪标定系统不确定度研究中的自动测量原理与实现方法 ,给出了实现自动测量的设计思想和程序框图 .实验表明该程序设计是有效的 。

后向散射激光多普勒测速仪的实验研究

设计了一种后向散射激光多普勒测速实验装置并成功地用于风速测量。此装置结构简单,操作方便,既可用于远距离流场测量,又可用于大型燃烧炉和内燃机中的速度测量。

激光多普勒测速仪的频域自适应阈值检测

激光多普勒测速仪(LDV)能够实现载体速度的高精度测量,从而满足航空航天领域对高精度导航的需求。目标速度测量是建立在回波信号成功检测的基础上进行的,因此微弱多普勒信号检测是LDV的关键技术。根据光频段噪声频谱特性,提出了对有用信号频率进行带阻滤波、利用剩余噪声强度估计总体噪声强度的方法,设计了频域内基于噪声强度估计的自适应阈值信号检测算法。通过与传统的固定阈值算法的对比仿真和实验,表明该方法具有更好的探测性能,能够在保持较低恒定虚警概率条件下实现对高于信噪比为-9 d B信号的完全检测,具有抵抗噪声强度的起伏变化、算法简单、适用性强等特点。