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一种新的信号分析方法在激光多普勒信号检测中的应用

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中国激光 2005年第12期32卷 1673-1677页

作者：张玉存刘彬李群燕山大学信息工程学院河北秦皇岛066004

为了提高激光多普勒测量固体运动参数的精度,提出了一种新型的非平稳信号分析方法,在算法中应用梯度下降方法推导出算法的系统方程,并且通过庞加莱映射给出系统稳定的存在条件。将该方法应用到激光多普勒测量50 m处固体面内位移的信号... 详细信息

为了提高激光多普勒测量固体运动参数的精度,提出了一种新型的非平稳信号分析方法,在算法中应用梯度下降方法推导出算法的系统方程,并且通过庞加莱映射给出系统稳定的存在条件。将该方法应用到激光多普勒测量50 m处固体面内位移的信号检测中,对多普勒信号进行处理,估计多普勒频移。测试结果表明,该方法能够准确检测激光多普勒信号,测出数据的相对误差小于0.7%。

关键词：测量激光多普勒效应激光多普勒频移梯度下降方法庞加莱映射

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激光多普勒测振技术应用的新进展

激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 75-81页

作者：张驰王顺关向雨金锐博武汉工程大学光电信息与能源工程学院光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205 福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

近年来,伴随着现代工业的高速发展,非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术,能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪(LDV)自1983年诞生以来,... 详细信息

近年来,伴随着现代工业的高速发展,非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术,能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪(LDV)自1983年诞生以来,凭借其高精度、高效率、便于携带等特点,逐渐成为目前应用最广泛的非接触式振动测量设备,被广泛应用于各行各业。本文在分析激光多普勒测振技术基本原理的基础上,介绍了近年来LDV在农业、生命医学、航空航天,以及建筑工程领域的应用。

关键词：仪器,测量与计量激光多普勒测振仪激光多普勒频移多普勒效应非接触式测量

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脉冲光纤相干测风激光雷达初步设计

脉冲光纤相干测风激光雷达初步设计

作者：闫宝东中国海洋大学

学位级别：硕士

光纤相干多普勒测风激光雷达是在相干光纤通信的基础上发展起来的，采用光纤连接测风激光雷达系统中的各部分功能元件，在系统稳定性、便携性以及使用寿命方面都有很大提高，便于多普勒激光雷达测风系统的业务化。利用光外差法检测气溶... 详细信息

光纤相干多普勒测风激光雷达是在相干光纤通信的基础上发展起来的，采用光纤连接测风激光雷达系统中的各部分功能元件，在系统稳定性、便携性以及使用寿命方面都有很大提高，便于多普勒激光雷达测风系统的业务化。利用光外差法检测气溶胶激光多普勒频移反演大气风场，测速精度容易达到并小于1m/s的分辨率。本文分析了大气湍流、气溶胶分布对相干探测的影响。首先分析了大气湍流的产生原因和特点，在此基础上解释了湍流对激光传输的影响，根据湍流和相干探测之间的关系讨论了如何从系统设计方面降低大气湍流对相干探测的影响，优化系统的探测性能。本振光和散射信号光的相干条件是相干探测的核心，本文讨论了相干效率与本振光与信号光的偏振方向夹角以及传播方向夹角之间的关系，为实验系统的设计提供理论指导。另外，载波噪声比是体现相干系统探测能力的一个重要参数，本文讨论了本振光散粒噪声、探测器噪声、本振光相对噪声强度以及声光调制器泄露脉冲对探测的影响，并分析了载波噪声比与探测速度精度的关系。相干探测一个难点在于光纤与空间光之间的光路耦合，合理的光学天线设计对于相干探测至关重要。本文根据激光雷达方程和湍流理论，分析了光学天线口径与信号接收之间的关系。最后本文讨论了径向风速反演方法，利用Matlab软件根据快速傅里叶变换（FFT-Fast Fourier Transformation）转换时域信号为频域信号，检测多普勒频移，计算对应的视线速度，反演激光雷达探测范围内的风场。在没有脉冲光纤激光器的条件下，首先通过模拟脉冲相干探测信号，对数据处理方法进行了验证，得出模拟视线风速廓线;然后采用连续光纤激光测量了水蒸气的流速，证明了测量系统在光学设计和数据采集处理方面的可行性。

关键词：激光多普勒频移光外差检测激光雷达光纤大气风场

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舰船尾流光外差探测的信号检测与处理研究

舰船尾流光外差探测的信号检测与处理研究

作者：王田西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,舰船尾流的光学检测已成为国内外研究的一个热点。根据舰船尾流区域的气泡和湍流的运动特征,通过检测运动气泡和湍流的多普勒激光频移的变化来判断尾流是否存在以及尾流的特性,从而能够间接得到目标舰船的距离、方位等数据。本... 详细信息

近年来,舰船尾流的光学检测已成为国内外研究的一个热点。根据舰船尾流区域的气泡和湍流的运动特征,通过检测运动气泡和湍流的多普勒激光频移的变化来判断尾流是否存在以及尾流的特性,从而能够间接得到目标舰船的距离、方位等数据。本文对舰船尾流激光多普勒频移的外差检测方法进行了研究,设计了舰船尾流多普勒频移的外差光信号检测处理系统。1、在了解激光外差探测原理和尾流气泡激光多普勒频移外差信号特点的基础上,分析了外差检测中气泡通过光场时的散射光信号和探测器电信号的主要特征,并与目前常见的信号处理方法所处理的信号特征进行了比较。2、搭建了尾流气泡多普勒频移外差探测的光路系统,研究了不同模拟尾流的多普勒频移的外差光信号特征。得出了不同气泡数密度和不同速度分布下的模拟尾流气泡群多普勒频移外差光信号的特点。3、根据实验所得到的多普勒频移光外差信号的特征,确定了信号采集电路的采样速度和采样精度,进而确定合适的运算放大器芯片和模数转换芯片。选用CPLD作为信号采集电路的控制芯片,设计了相应的信号调理电路、模数转换电路以及CPLD工作电路。利用了硬件描述语言Verilog实现了模数转换电路的控制、数据的读取和数据的缓存,同时设计了向信号处理器高速传输数据的DMA接口。4、使用数字信号处理器DSP作为信号处理的主芯片,设计了DSP信号处理的工作电路,采用离散数字信号频谱分析的快速傅里叶变换算法,在DSP上实现了快速傅里叶变换,可实时获得尾流气泡的多普勒频移谱。

关键词：尾流气泡激光多普勒频移频谱分析 FFT CPLD DSP

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光散射在测量精子活力中的应用

气动实验与测量控制 1988年第3期 61-65页

作者：宋传琳沈予威陶晓峰孙厚钧陆祖荫清华大学

本文阐述了应用激光光散射多普勒频移技术测量悬浮于精液内精子的微动,同时也简述了这种技术的基本原理、试验装置、试验方法和所取得的试验成果,并由此证明这种方法对于人的不育症的临床检验和牲畜配种站用来鉴别精子的质量都是很有意... 详细信息

本文阐述了应用激光光散射多普勒频移技术测量悬浮于精液内精子的微动,同时也简述了这种技术的基本原理、试验装置、试验方法和所取得的试验成果,并由此证明这种方法对于人的不育症的临床检验和牲畜配种站用来鉴别精子的质量都是很有意义的。

关键词：激光多普勒频移光散射精子

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激光多普勒流速计检测荒煤气流量的可行性

煤气与热力 1998年第6期18卷 6-8页

作者：张纯义沈阳市油制气厂

分析了重油催化裂解制气炉荒煤气流量的检测难点；概述了单台油制气炉荒煤气流量检测方法的探索；分析了应用激光多普勒流速计检测单台油制气炉荒煤气流量的可行性。

关键词：油制气荒煤气单向脉动流激光多普勒频移

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三种激光多普勒血流仪的比较研究

中国微循环 1993年第1期 23-24页

作者：安乐彬张国平金惠铭上海职工医学院病理生理学教研室上海医科大学病理生理学教研室

激光多普勒血流仪(Laser Doppler Flowmeter)是微循环研究的常用工具。用它测定某微区微循环血液灌流量的原理,主要是根据激光多普勒频移。由氦氖激光器发出的激光,经光导纤维送到被测部位,部分激光被组织吸收,另一部分被散射。其中从... 详细信息

激光多普勒血流仪(Laser Doppler Flowmeter)是微循环研究的常用工具。用它测定某微区微循环血液灌流量的原理,主要是根据激光多普勒频移。由氦氖激光器发出的激光,经光导纤维送到被测部位,部分激光被组织吸收,另一部分被散射。其中从静止结构(血管壁,它与血管中流动的红细胞比相对静止)散射回来的激光与原入射光频率相同。

关键词：医用激光微循环激光多普勒血流仪灌流量散射测定 Doppler 激光多普勒频移血液比较研究