[实用新型]一种双光束激光多普勒测速仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用激光多普勒效应来测量流体流速的仪器装置，属于激光测速仪器技术领域。 

背景技术

目前大多数激光多普勒测速仪均用于流体力学的基础研究和技术开发，而且几乎所有的激光多普勒测速仪都采用了双光束-双散射工作模式，其测速原理是利用两束不同方向的入射光在同一方向的散射光汇集到光电检测器中进行外差而获得多普勒频移，其中多普勒频移即为接收到的散射光频率与入射光频率之差，而接收到的散射光频率经过了两次多普勒效应，这种模式特点是多普勒频移只与两束入射光方向有关，而与散射光方向无关。多普勒频移和运动微粒速度关系则是采用条纹模式解释，两束入射光的相交区域存在一组明暗相间的干涉条纹，运动微粒以速度v垂直穿过相交区域的干涉条纹时，会向四周空间散射出明暗相间的光信号，光信号的频率即为多普勒频率。其中干涉条纹间距表达式为： 

d=λ2sinθ]]>

其中θ为两聚焦光束的半夹角，λ为激光波长，光信号的频率为： 

fD=vd=2vsinθλ]]>

由此可以得到运动微粒的速度： 

v=λfD2sinθ]]>

激光多普勒测速主要优点在于非接触测量、线性特性、较高空间分辨率和快速动态响应，90年代以来，激光测速开始广泛采用光纤传输激光，抗干扰，系统小型化，可移动测量位置和可应用于各种特殊场合，在测速领域的优势明显。 

其测速应用领域广泛，在工业、医学、国防等领域有很重要的实用价值。虽然光纤-激光多普勒测速仪有优势，但是其价格较高，光路系统比较复杂，装调困难，光能利用率低，传输效率约为50％-60％，适用于大功率激光器中，其推广受到限制。 

与本实用新型相近的已有技术专利“一种被动式双光束激光多普勒测速仪”，专利号200420012009.6，该专利采用的是经典的双光束差动检测方法，其优点是为了获得了最佳散射强度的散射光，采用可变散射角的接受系统，提高散射信号从而提高信噪比，但是该专利未考虑到聚焦处的干涉条纹是否为等间距，所得到的干涉条纹非等间距，粒子路径偏离中心时，多普勒信号就会畸变，多普勒频率不准确性会影响测速的准确性；此外，没有采取抑制背景光，杂散光的措施，增加信号处理的难度。 

实用新型内容

为了克服已有技术所存在的缺陷，本实用新型目的在于使聚焦区域获得等间距的干涉条纹，即散射多普勒信号不发生畸变，以及更好地抑制背景光和非聚焦区域的杂散光干扰，特采用一种高准确率、高测速精度的双光束激光多普勒测速仪。 

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种小型化、高准确率、高测速精度的双光束激光多普勒测速仪。解决技术问题的技术方案，如图1所示，包括激光二极管1、准直器2、分束棱镜3、扩束器4、聚焦透镜5、运动微粒6、散射光接收系统7和信号处理系统8；如图2所示，散射光接收系统7包括：接收透镜9、聚光透镜10、针孔光阑11、干涉滤光片12、雪崩二极管13；如图3所示，信号处理系统又包括：放大滤波器14、波群检测器15、采样控制器16、数字相关器17、PC机18。