[发明专利]用于冲击校准的双路侧向多普勒测速方法

说明书

技术领域

本发明属于激光多普勒测速技术领域，主要涉及一种对气炮冲击校准系统中的砧体运动速度进行测量的激光多普勒测速方法。

背景技术

气炮激励法高冲击校准系统(以下简称冲击校准系统)的工作原理是：将固定有被校准加速度传感器的砧体放置在炮膛出口端，用压缩空气驱动炮膛另一端的弹体，使它高速撞击砧体完成对加速度传感器的激励。被激励的传感器和砧体的结合体从炮口飞出，经一个短暂的空间加速飞行过程后由回收装置接收。在砧体飞出炮口开始，传感器被瞬间撞击作用加速到最大速度，产生的响应输出经相应的调理放大器和数据采集仪记录；同时，砧体的运动速度改变量由另一路测量仪器获取并记录。数据处理装置对传感器响应数据与砧体的运动速度改变量进行处理，确定被校准传感器的冲击灵敏度。

砧体运动速度测量装置用于测量被校准传感器受冲击激励过程中的速度改变量，要求性能稳定，测量准确，原理误差小。激光多普勒测速具有非接触测量、线性特性、较高的空间分辨率和快速动态响应等性能优势，成为气炮冲击校准系统测速装置的首选方案。

光源与物体相对运动时会产生多普勒效应。当一束具有单一频率的激光照射到一个运动物体上时，物体接受到的光波频率与光源频率会有差异；如果用一个静止的光检测器(如雪崩式光电二极管)来接收运动物体的散射光，光检测器接收到的光波与原发射光波之间就会发生两次多普勒频移。多普勒总频移量与物体运动的瞬间速度、光源特性及光源、物体、光检测器之间的相对位置有关。根据图1a所示，设S为光源，O为散射光波接收器件，P是以速度V运动的物体，则总频移量与物体运动的瞬间速度间存在以下线性关系：

ΔfD=2Vfccosβ1+β22cosβ1-β22]]>

式中，Δf_D表示检测器接收到的散射光波频率偏移量，也称多普勒频移；V表示物体运动速度；β₁表示发射光束与物体运动方向的夹角；β₂表示接收光束与物体运动方向的夹角；f表示发射的激光光波频率；c表示光速。

根据图1b所示，当光源S与散射光波接收器件O为一体时，β₁＝β₂＝β，上式可简化为：ΔfD=2Vfccosβ]]>

亦即：Vcosβ=λΔfD2---(1)]]>