基于光声多普勒频谱标准偏差的自相关碳颗粒横向流速测量

为了测量与超声探头信号接收轴线相垂直的碳颗粒悬混液的流速,采用多普勒频谱的标准偏差估计频带展宽,频谱标准偏差由自相关方法计算。光声信号由波长532 nm重复频率20 Hz的脉冲激光激励,由中心频率10 MHz的聚焦超声换能器采集。碳颗粒悬混液由微量注射泵驱动,时域光声信号经希尔伯特变换为复信号后进行自相关计算,多普勒频宽的标准偏差由若干序列A扫的自相关平均得到。对比之前基于序列A扫的互相关方法,所提出方法的优点是自相关中的信号时移大小可自定义,如时移量远小于信号扫描间隔,可避免信号混叠,避免互相关中对重复频率为数千赫兹脉冲激光的需求。该方法的可行性通过测量横向流速为5.0~8.4 mm/s的碳颗粒悬混液的频谱标准偏差得到初步验证,实验结果显示信号的自相关结果在测量范围内呈现线性分布趋势。