激光多普勒测速仪在化学工程中的应用

化工研究中经常要涉及到流体,需要对流体的流速进行测量。激光多普勒测速仪作为一种非接触式测量手段,具有精度高、重复性好、动态响应快、测量范围宽等优点,因而在流场、湍流、传质、传热、流型、燃烧等方面获得了越来越广泛的应用。本文综述了激光多普勒测速仪在化工研究领域作为一种新测量手段获得的应用。

激光多普勒测速系统自适应阈值检测算法

信号检测是激光多普勒测速(LDV)系统实现高精度的关键技术,针对LDV中微弱多普勒信号的检测,本文从噪声在频域中的统计特性出发,对多普勒信号进行带阻滤波,结合雷达的恒虚警(CFAR)检测技术,设计了基于频域的单元平方和自适应阈值检测算法以解决在低信噪比(SNR)的环境中LDV的信号检测问题,提高LDV的信号探测能力,同时降低其虚警概率。仿真与实验的结果表明:该算法与固定阈值相比可以在SNR为-12 d B时实现信号的完全检测,保持低虚警概率,运算简单,工程适用性强。

基于计数法测量激光多普勒测速仪的测速精度

为了测量所设计的激光多普勒测速仪(LDV)的测量精度,用均匀转动的斩波片代替高精度的转台作为标准的速度源,并基于单片机AT89S52,采用光计数的方法测量斩波片上某一固定位置的切向运动速度,LDV的测量结果与之相比较。实验结果表明,LDV测速的相对精度不超过8‰,稳定性较好。

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 。

基于模糊PID控制半导体激光器温度的激光多普勒测速

激光多普勒测速以其高精度、动态响应快而在速度测试领域得到广泛应用。该测速系统需要对两个半导体激光器进行温度控制,使得两个半导体激光器的温度恒定,对LD温度控制采用模糊PID控制算法。对半导体激光器采用模糊PID控制策略与传统PID控制器相比,反应速度更快,控制效果更好。

固体沿光轴方向的极缓慢速度和微小位移的激光多普勒测量

为了实现目标极缓慢速度和微小位移的实时、准确监测,消除各种干扰对微弱多普勒信号的影响,设计了一套激光多普勒测速(LDV)系统。该系统采用迈克尔逊干涉光路和调幅解调、相敏检测技术,具有较强的抗干扰能力。实验结果表明,该系统可实现固体目标沿光轴方向μm/s级速度和μm级位移的实时、准确测量。该系统光路结构简单,对目标的表面状况无特殊要求,可用于滑坡、地陷等地质灾害的监测,及桥梁、大坝等工程结构变形状况的检测,该方案对相关科学实验和工件精密测量也有重要意义。

激光多普勒闪烁信号处理中的小波变换方法

文中讨论小波变换应用于激光多普勒信号处理的方法。研究表明 ,通过连续小波变换 ,可检测多谱勒闪烁信号频移 ,在尺度域上突出测量体积中多粒子多普勒闪烁叠加信号的特征 。

光检测器参数对相位-多普勒粒子分析系统特性的影响

应用几何光学近似理论模型计算了激光相位多普勒系统中微粒的光散射特性 .得到了散射光强与粒径关系、检测器表面的散射光强分布。

应用激光相位多普勒系统测量雾化液滴颗粒和流动特性

在几何光学近似理论的基础上分析了相位多普勒方法的理论模型和相位 粒径特性关系 ,分析了实验应用的光纤型激光相位多普勒系统的原理和组成 ,并应用此系统对雾化喷嘴的流动和颗粒特性进行了测量 ,得到了液滴的二维速度与粒径的相关和统计特性。

LDV/PIV全场速度测量的误差分析

针对激光多普勒测速和激光粒子图像速度场测量的实验结果误差 ,提出了一种基于不可压缩流连续性的全场综合误差分析方法 .通过对轴对称旋转流动全场实验测量结果的误差分析发现 ,其实际全场测速综合误差虽然都小于 4% 。

三维LDV测量火旋风的实验研究

应用三维激光多普勒测速计LDV（Laser Doppler Velocimeter）系统,通过观察和测量火旋风的卷吸的现象,对火旋风速度场进行了有效的测量,获取了火旋风的径向速度、切向速度和轴向速度等特件参数,深化认识火旋风的卷吸机理;用热成像和热电偶方法采集得到了火旋风的温度场的结构和形状。为下一步进行火旋风卷吸的现象的实验研究打下了良好的基础。

同时多点激光多普勒测速系统

介绍了一种同时多点激光多普勒测速仪(LDV)的系统构成和原理,推导出了该测量系统的计算公式,并通过实验进行了验证。结果表明,该系统不仅能同时获取流场中多个空间测量点的速度信息,并且具有结构简单、频率响应快和精度高等特点。

垂直湍流液-固流中大颗粒的相对速度

通过量纲分析和实验测量，对于垂直、局部均匀的湍流稀态液一固流中，大颗粒的相对速度，建立了无量纲参数表达式．用分析和实验相结合的方法，确定了表达式中无量纲参数的幂次及有关系数．实验中用激光多普勒分相测量技术，分别测出流体和颗粒的时均速度结果表明，大颗粒相对速度强烈依赖于流体雷诺数，当流体雷诺数较高时，其幂次渐近于1.5。

LDV标定装置的不确定度研究(英文)

本文介绍了 L DV(激光多普勒测速仪 )标定装置的不确定度研究。文章全面分析了该装置的各项不确定度源 ,并运用一种新方法动态确定了标定装置中主要不确定度源——校准盘的半径偏差。由此得出该装置在 95 %置信度时的相对扩展不确定度为 U95 =5 .5× 10 - 4 。

气-液旋流分离器内气相时均流场的试验研究

采用多普勒激光测速仪对轴流式气-液旋流分离器内气相时均流场进行了测量研究,考察了导叶导角和流量变化对时均流场的影响。测量结果表明,在分离空间,切向速度分布呈现典型的Rankin涡结构,切向速度沿轴向衰减不明显,轴向速度由外围的下行流与内部的上行流构成,轴向速度随轴向向下而衰减。最大切向速度面与轴向LZVV面呈现与筒体相似的管锥形。对环形空间和集液槽内时均流场的结构进行了分析。环形空间与集液槽内切向速度分布趋势与分离空间内相似,集液槽内旋流强度远低于分离空间,最大轴向速度位置靠近轴心处。

LDV标定装置校准盘动态半径不确定度测量方法

提出一种对LDV标定装置校准盘动态不确定度半径测量的新方法 ,该方法基于LDV的测量特性 ,通过逐点测量闪烁信号幅值的轮廓分布取得校准盘不同圆周位置上的线速度 。

涡流管流动结构及能量分离性能LDV实验研究

设计了直径为30 mm的可组装式透明涡流管以实现主流道可视化,并采用二维激光多普勒测速(LDV)技术得到子午面时均流场.研究了不同冷流比(0.1~0.9)、主流道长度(360、600、900和1 200 mm)、入口压力(0.01、0.02 MPa)下的轴向速度和径向速度分布,特别是折返流边界对能量分离性能的影响.LDV结果表明,时均轴向速度分布具有较好的轴对称性,不同压力下流动结构具有相似性,径向速度远小于轴向速度.增加冷流比会导致折返流边界径向膨胀,揭示了在过短管和过长管中两种能量分离恶化机制--过短管中折返流面过厚,过长管中轴向滞止点向冷端靠拢.该结果验证了以往所提出的优化准则,同时可以说明滞止点并不是涡流管中的一种基本流动结构.

基于对水速度的LDV/SINS水平阻尼方法

针对当前捷联惯性导航系统外阻尼技术依赖对地绝对速度的问题,提出基于对水速度的激光多普勒测速仪(LDV)/捷联惯性导航系统(SINS)水平阻尼方法:利用激光多普勒测速仪输出的对水速度作为捷联惯性导航系统的外参考速度;并使用延迟状态卡尔曼滤波算法,以速度的变化量作为观测量,屏蔽外速度常值误差对系统的影响,提高导航的精度。半物理仿真结果表明,该方法能够实现捷联惯性导航系统误差的有效阻尼;相比于传统阻尼方法,使用该方法进行阻尼,位置导航精度可提高84.05%,速度导航精度可提高84.89%。

基于LDV的超高速循环水槽流场流速测量

循环水槽试验段流场的不均匀度和紊流度是衡量循环水槽流场品质的重要指标。为研究超高速闭式循环水槽试验段的流场品质,在8种来流速度下,采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV),通过建立流场测量点阵列对循环水槽试验段的3处流场截面进行轴向流速测量,并对其不均匀度和紊流度进行计算。试验结果表明:在8种来流速度下,试验段流场截面流速的不均匀度均小于1%;在8 m/s的试验段来流速度下,截面流场的紊流度均小于0.5%。试验测量结果满足循环水槽流场品质对不均匀度和紊流度的技术指标要求,可为超高速闭式循环水槽的试验研究和优化设计提供初步的测试数据支撑。

3×3棒束间湍流流动的3D激光多普勒方法实验研究

子通道或者子通道间的流动搅混显著影响热传递性能。采用5光束3D激光多普勒测速(LDV)系统对3×3棒束间的流动速度进行测量。棒束组件带有简单的定位格架,格架中没有安装搅混装置。棒束的直径与棒间距根据真实燃料组件确定。测量区域选择在近出口段的位置,此位置距离定位格架较远,流动已是充分发展。测量窗口选择在侧边。采用2D LDV测量了1/4的子通道截面,试验记录了测试区域中的主流速度和湍流强度。