[其他]光電調整制反饋激光多普勒測速儀

無效

• 申請號: 85108397
• 申請日: 1985-11-20
• 公開（公告）號: CN1003254B
• 公開（公告）日: 1989-02-08
• 發明（設計）人: 史紹熙;王仕康;郭曉明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S17/58
• 分類號: G01S17/58
• 代理公司: 天津大學專利代理事務所
• 代理人: 張強,杜秀珍

本發明涉及一種測試用光學儀器。

激光多普勒測速儀是用激光照射到流體中的散射粒子質點上，測出其散射光的多普勒頻移，然后確定流體的速度。該項技術應用廣泛。在流體力學、燃燒、氣象及海洋等方面的測量都占有重要的位置。

現有的激光多普勒測速儀由于采用了光學頻移技術解決了方向的判別問題。主要頻移器件有旋轉光柵（機械驅動）、聲光調制器（電驅動）、電光調制器（電驅動）等等。對于一維、二維、三維，以及前向散射、后向散射接收方式，單路頻移裝置等等都具有相同的信號傳輸方式。即光學發射部分在流體中產生散射光信號，經光電轉換以后進行信號處理，光路和電路之間只有單方向信號轉換和傳輸，沒有有機的聯系。這種開環的工作方式存在以下的缺點：

1、散射光及光電轉換得到的信號頻率范圍，就對應流速的變化范圍。所以光電轉換器件及信號處理器都要適應頻率的變化范圍，頻率響應和帶寬要求很高。使這兩個環節的結構復雜。尤其是信號處理器部分的工藝更為復雜。因此使儀器的成本很高。

2、就信號處理部分而言，要提高信噪比，就要限制帶通濾波器的帶寬，頻帶越窄越好。而為適應變化范圍較大的速度測量，又必須加寬頻帶。信噪比低了不僅會使實際測量準確度降低，還會得到錯誤的測量結果，甚至得不到結果。因此，提高信噪比的唯一途徑是提高光路品質，而光源功率和光學器件效率的提高會進一步提高成本。

3、光路和電路的分開，必須分別保證各部分的精度，才能保證整體的精度，這就增加了工藝的復雜性。

總之，光路與電路的單向聯系是造成激光多普勒測速儀很多缺點的主要原因。

〔1。.L。.Lading

“AnalysisofSignal-to-NoiseRatiooftheLaserDopperVelocimeter”

Opto-Electronics5p175-1871973

2.激光多普勒測速技術學術討論文集

“激光多普勒速度計的發展”

五智迅（浙江大學流體力學教研組）〕

本發明的任務就是要提供一種光電調制反饋激光多普勒測速儀，使其不僅具有現有技術的優點還具有如下優點：

1.能夠大幅度提高被測信號的信噪比，同時又使儀器具有較寬的動態測試范圍。

2.降低光電轉換器件及電路元器件對頻率特性的要求，可達十倍以上。

本發明是以如下方式完成的：利用信號反饋原理把光路和電路連接成光電混合反饋環路。這一點就是本發明的核心內容。光路中產生光學頻移的器件必須是電驅動器件（聲光調制器、電光調制器等）;驅動源將以由電信號控制。光電轉換后的電頻率（或相位）信號經比較后產生的偏差作為反饋量輸入到電控驅動源，使閉環后，本論被測速度如何變化，都能使散射光及光電轉換后的信號頻率為某一常數（或很接近某一常數）。濾波器由原來的帶通濾波器改為窄帝濾波器。環路的反饋量與被測流速之間為單值線性（或接近線性）函數關系。

附圖是本發明的一具體實施方案-并聯式頻移雙路反饋跟蹤型激光多普勒測速儀（一維前向散射）。附圖中〔1〕He-He激光源，〔2〕分光器，〔3〕〔4〕聲光調制器，〔5〕〔6〕凸透鏡，〔7〕測量點，〔8〕光欄，〔9〕光電二極管，〔10〕窄帶濾波器，〔11〕鑒相器，（鑒頻器），〔12〕反相器，〔13〕〔14〕電壓控制驅動源。

激光束經過分光器〔2〕，分為兩束平行光，兩束光分別穿過兩個聲光調制器〔3〕〔4〕后各自得到了光學頻移。頻移量與驅動源輸出信號頻率相等。經過透鏡〔5〕聚焦，兩束光相交于一點〔7〕，該點即為測量點。測量點處的散射光經過透鏡〔6〕在光欄〔8〕上成像，然后穿過光欄上的小孔照射到光電二極管〔9〕的光敏面上。