激光多普勒测振仪中光学天线的优化设计与测试

传统的激光测振仪多使用氦氖激光器,不满足人眼安全条件,在户外容易受到太阳光干扰。其使用的光学天线大多数仅能工作于氦氖激光器的辐射波段,同时存在结构复杂、成本较高、收集效率低、工作距离较短等不足。为了解决以上问题,基于近红外波段透镜组的扩束和聚焦原理,以Zemax作为设计工具,以点列图和波前图为主要分析手段,设计并制作了一款可工作于1550 nm的三片式收发一体光学天线,结构简单,成本低。分析结果显示:在0.3~15.0 m的工作距离范围内均可获得直径小于2 mm的聚焦光斑;测试结果显示其最大收集效率可达到51.6%。同时,将该光学天线应用于自主设计搭建的激光多普勒测振仪中,实现了不同工作距离下的振动测量,有效扩展了激光测振仪的应用范围和应用场景,在机械、航空、建筑、医学、农学等领域有很大的应用潜力。

激光测振多普勒信号仿真技术研究

JJF1219-2009《激光测振仪校准规范》提出用调频电信号校准外差式激光测振仪信号采集、处理电路的方法,该方法对产生标准调频信号的信号发生器提出了很高要求,目前还没有激光测振仪校准专用的调频信号发生器,而通用函数信号发生器,在最大频移、调制振动频率范围等方面不能完全满足要求。通过研究数字信号合成技术,设计基于PC、FPGA和高速数模转换器(DAC)的多普勒调频信号发生器,实现激光多普勒调频信号模拟的仿真信号输出,具有参数设置灵活,带宽高,频率稳定性好的优点,经测试,该仿真信号达到了校准需要的技术要求,可用来评价外差式激光测振仪的信号采集、信号处理电路相关参量的计量特性。

一种激光多普勒测振仪的自我消噪技术

该文通过在系统中增加反光器,实现了仪器自振的测量,并依据仪器自振信号设计一种可自我矫正的新型激光多普勒测振系统,并与传统测振系统进行对比。新系统所测信号的频谱分析图明显更接近拾震器所测结果,均方误差平均值为0.08%。此外,新系统的测量误差平均降低了1.06个百分点,有效信号信噪比平均提升22.72 dB。新系统的测量精度会随着设备自振的增加有明显升高,但提升的效果会存在一定阈值限制。

全光纤激光多普勒测振仪空气耦合振动检测

采用外差探测方式,建立了全光纤结构的激光多普勒测振仪,用来测量经空气传播耦合引起的散射体振动,以期感知振源振动信息。实验探索了散射体材料、固定方式和相对振源位置等对空气耦合振动的影响,得到了200～2700Hz频率范围内6种散射体振动响应特性曲线。结果表明:通过空气耦合引起的散射体振动,在相同振源振幅下,散射体振动的振幅一般随频率升高而升高;在材料、固定方式和相对振源位置等因素中,散射体材料对振动响应特性的影响是主要的,后两者只影响局部细节。

共焦扫描激光多普勒视网膜血流仪和视网膜电图震荡电位在DR早期诊断中的应用

目的:观察Heidelberg共焦扫描激光多普勒视网膜血流仪(HRF)和视网膜电图震荡电位(OPs)OS2在糖尿病视网膜病变(DR)早期各参数的变化特点,寻找反映早期DR的敏感指标。方法:采用前瞻性实验研究,对正常对照组21例42眼和糖尿病患者104例208眼进行HRF和OPsOS2幅值检测,将糖尿病患者分为无视网膜病变的糖尿病患者(NDR组)和单纯性糖尿病视网膜病变(非增殖性视网膜病变,NPDR组),其中NPDR组又分为I,II,III期组。观察HRF检查鼻、颞侧视乳头旁视网膜,视网膜无可见血管区的血流量、血流速度、红细胞移动速率和OPsOS2幅值的变化,对各组数据进行统计学分析。结果:NDR组、NPDRI,II,III期组患者鼻、颞侧视盘旁视网膜,视网膜无可见血管区的血流参数均低于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。NPDRII期组的鼻、颞侧视盘旁视网膜,视网膜无可见血管区的血流量、血流速度均高于其他3组,差异有统计学意义(P<0.05);NPDRII期组的鼻、颞视盘旁视网膜,视网膜无可见血管区的红细胞移动速率高于NPDRI期组、NDR组,差异有统计学意义(P<0.05);NPDRIII期组的鼻、颞侧视盘旁视网膜,视网膜无可见血管区的血流速度、红细胞移动速率均高于NDR组,差异有统计学意义(P<0.05)。糖化血红蛋白值与糖尿病视网膜病变程度呈显著正相关关系。NDR组和NPDR组视觉电生理OPs波OS2波幅均降低,与正常对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.05);NPDRIII期组和NPDRII期组与NPDRI期组、NDR组Ops波OS2波幅比较差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:HRF作为非侵入性的血流测量技术,联合OPs检测可作为诊断糖尿病视网膜病变早期诊断的敏感指标,能较早、准确地反映视网膜微循环机能的变化,对于揭示糖尿病视网膜病变的发生机制、病变的程度及治疗的选择具有重要的临床应用价值。

老年黄斑变性共焦扫描激光多普勒视网膜血流分析

目的 以德国海德堡共焦扫描激光多普勒视网膜血流分析仪 (Heidelberg retinal flowmeter,HRF)探讨老年黄斑变性 (age- related m acular degeneration,AMD)的视盘及黄斑部视网膜血流动力学的变化及与吲哚青绿血管造影 (indo cyanine graen angiography,ICGA )中脉络膜毛细血管充盈时间 (choriocapillaris filling phase,CFP)的关系 ,评价施图伦 (Augentropfen Stulla Mono)滴眼剂对视盘及黄斑部视网膜血流动力学的影响。方法 对 42例(5 6只眼 ) AMD患者 ,38例 (38只眼 )正常对照组 ,其中渗出型 2 4例 (2 9只眼 ) ,萎缩型 18例 (2 7只眼 ) ,采用眼底彩色照像、眼底荧光素血管造影 (fundus fluorescein angiography,FFA)、ICGA及 HRF检查。结果 渗出型 AMD患眼视盘及黄斑部视网膜的血流量、流速及红细胞移动速率均较对照组减低 ,血流量及流速差异均有显著性 (P <0 .0 5 ) ,红细胞移动速率及黄斑部视网膜的血流量差异均有非常显著性 (P <0 .0 1) ,萎缩型 AMD患眼视盘的血流量、流速及红细胞移动速率均较对照组减低 ,差异均有显著性 (P <0 .0 5 ) ;渗出型较萎缩型 AMD黄斑部视网膜的血流量非常显著减少 (P =0 .0 0 3) ;施图伦滴眼剂治疗后视盘血流量有一定程度的增加 (P =0 .0 5 2 ) ,视盘血流速。

激光多普勒测振仪误差分析

激光多普勒测振仪具有非接触测量,测量精度高等优点,广泛应用于机械、桥梁等行业的振动测量。为了提高激光多普勒测振仪测量精度,必须从硬件和软件两个方面降低测量误差。本文分析激光多普勒测振仪主要误差源,提出减少测量误差措施。

激光多普勒测振仪在炸药加载冲量测量中的应用

在采用炸药加载模拟锥壳结构遭受X射线辐照的结构响应实验中，利用激光多普勒测振仪测量了锥壳表面特征点的水平方向速度曲线。并从载荷的侧向余弦分布特点出发，推导了根据锥壳刚体运动的质心水平方向初速计算加载比冲量峰值的公式。同时根据锥壳表面的质点运动特征，提出了截取结构响应基本结束之后的曲线段进行算术平均，通过理论计算修正得到锥壳刚体运动的质心水平方向初速的数据处理方法。最后给出并分析了测量结果，结果表明：采用激光多普勒测振仪可以测量炸药加载下结构的刚体运动速度，从而可进一步计算分析结构受到的栽荷大小，其精度可以满足工程测量的要求。

混合单频激励下连续扫描激光多普勒振动测试

提出了一种混合单频激励下激光连续扫描振动测试方法,提高了连续扫描激光多普勒振动测试效率。首先,基于单频激励下连续扫描激光多普勒振动测试的原理,研究了混合单频激励下连续扫描激光多普勒振动测试技术,提出了适合混合单频激励的结构工作变形提取方法;其次,通过仿真测试,从理论上验证了方法的有效性;最后,以悬臂梁结构为例,进行了连续扫描和离散点扫描测试的试验验证。结果表明,混合单频激励下的连续扫描激光振动测试及分析方法可准确获得结构工作变形,具有效率高、空间分辨率高等优点,对进一步的工程应用具有实用价值。

视网膜断层扫描仪和共焦激光多普勒血流仪在早期青光眼诊断中的应用

介绍眼底断层扫描系统视网膜断层扫描仪 (Heidelbergretinatomograph ,HRT)、共焦激光多普勒血流仪(Heidelbergretinaflowmetry ,HRF)在青光眼早期诊断的应用。HRT检查提供的视乳头及神经纤维层厚度参数 ,是客观、准确和敏感指标 ,为青光眼早期诊断提供了依据。HRF是一种无创的共焦扫描激光多普勒血流仪 ,是目前唯一能直接观察眼底血流变化的无创性检查手段 ,是共焦激光扫描与激光多普勒血流检查技术的结合 ,由于HRF实现了视乳头血供进行分层扫描 。

基于激光多普勒测振仪的透明固体二维动态应力场测量

激光多普勒测振仪(Laser Doppler vibrometer,LDV)是一种测量物体表面振动的仪器,被广泛应用于基础科学领域。为得到LDV的测量值和固体中应力值的关系,中国科学院声学研究所超声技术中心左炜翌及其导师安志武等提出了一种新型测量方法,可以直接测量透明固体中的应力场。相比电测法、光弹法等传统方法,这种新型测量方法具有较高的灵敏度和直观性,可用于透明固体内超声波的观测。此外,该方法仅对动应力敏感,对静应力无响应,因此具有不受透明固体残余应力影响的优点。

激光多普勒测振仪研究综述

激光多普勒测振仪以其在振动测量方面的优良特性,越来越受到人们的关注。本文介绍了激光多普勒测振仪的测振原理,重点介绍了单点式激光多普勒测振仪、扫描型激光多普勒测振仪、三维多普勒激光测振仪等的工作原理及优缺点。针对存在的问题与不足,对其在工程应用中的关键技术进行了探讨,提出改进建议。

恒速直线连续面扫描激光多普勒测振方法

介绍了一种恒速直线面扫描方式下的连续扫描激光多普勒测振(Continuous scanning laser Doppler vibrometry,CSLDV)方法。该方法在扫描多普勒测振系统的基础上,通过控制激光头两个相互垂直的扫描镜连续恒速运动实现激光点在被测平面连续扫描测试。本文阐述了恒速直线面扫描连续激光多普勒测振的基本理论,以及测试信号处理过程中的延迟去除和振型解调中的滤波器选择、坐标变换等内容,并以平板结构为例完成了连续激光多普勒测振实验及数据分析方法的验证,采用最小化虚部振型的方法解调了测试工作变形。结果表明,由恒速直线面扫描测试获得的工作变形与相应模态振型十分接近,可以作为空间分辨率很高的振型测试数据。连续扫描激光多普勒测振技术是一种高分辨率振型测试的高效方法,具有十分重要的应用价值。

利用激光多普勒测振仪的空气耦合超声声场测量

针对空气耦合超声信号微弱、难以直接测量的问题,进行了空气耦合超声声场测量的实验研究.使用激光多普勒测振仪测量由声波引起的激光路径上的介质折射率变化,进而得到空气和固体材料内部的时域瞬态声压.通过直接测量空耦换能器的辐射声功率,给出对单个空耦换能器灵敏度的直接评价方法.用空耦换能器激励K9玻璃板的漏兰姆波,观测到空气中的直达波和反射波、固体板内和空气中的漏兰姆波,实现了空气和固体中微弱声波的非侵入式实验测量,为空耦换能器的特性评估和空耦检测系统的声场测量提供了实验方法.

DRNN在激光多普勒测振仪测声系统中的应用

为了降低激光多普勒测振仪在测声过程中给语音信号中引入的噪声,采用深度循环神经网络语音信号去噪的方法,对从激光多普勒测声系统采集回来的语音信号做降噪处理,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,利用层数为1层～3层、每层神经元个数为1024的深度循环神经网络,对-6dB～6dB信噪比的语音信号进行处理,随着层数的增加,语音信号的质量在多项评价指标上达到8dB～12dB的提升;深度循环神经网络可以有效对激光多普勒测声系统采集的语音信号进行降噪处理。该研究对提升语音信号的质量有着实际意义。

三维激光多普勒测振仪研究

激光测振仪具有非接触测量,时间与空间分辨率高等优点,广泛应用于微机电系统(MEMS)、机床、汽车等行业振动测量。本文综述了三维激光多普勒测振仪国内外研究成果及应用,简要分析其存在的问题及发展趋势。

高性能激光多普勒测振仪

本文介绍一台高性能激光多普勒测振仪,叙述了它的工作原理及特点。该仪器光路中省去了声光调制器,结构简单,为此采用了独特的信号处理方法,电路集成度高,由微机自动控制测量过程。该仪器能同时非接触地测定振动体的频率和幅度,测量范围大、精度高。

振动测量用的激光多普勒测振仪

本文介绍了一种高性能、低价格的激光多普勒测振仪的测量原理、范围及精度,并指出了这种新型测振仪的特点和应用范围。

激光多普勒测振仪在汽车零部件模态分析中的应用

研究了激光多普勒测振仪在汽车零部件模态分析中的应用。创新地提出了一种非接触式的振动测量方法,相对于传统的测量方法具有响应频带宽、速度分辨率高、测量时间短以及可实现远距离测量等优点。基于激光多普勒测振技术,以汽车车门为研究对象,进行了敲击试验数据采集及模态分析,获得了车门的前6阶模态参数,并进行了车门网格建模及约束布置,根据所计算的频响函数,得到了车门的前6阶模态振型,结合汽车外界激励标准及所得模态参数,满足了该车门的模态特性评估要求,体现了激光测振仪在汽车NVH研究上的应用优势及广阔的应用前景。

基于激光多普勒技术的三维扫描测振研究

振动测量是现代工程技术中重要的检测和分析手段,振动测量的设备从接触式发展到非接触式,从单点测量发展到面扫描测量、三维方向振动测量,进而提出了三维扫描振动测量。提出一种三维扫描振动测量的方法及系统解决方案。该系统由3台单点LDV、3套振镜、2套视频采集系统组成。通过视频采集系统和振镜马达可闭环控制激光光点在前方被测表面的扫描,扫描过程中3套单维激光测振仪的光束聚集于一点,实现某点的三维振动精密测量,控制振镜马达的转动,可扫描整个面上的三维振动信息。