[发明专利]一种矢量多普勒效应测量方法和装置

权利要求书

1.一种矢量多普勒效应测量方法，其特征在于，包括将横向运动的物体置于偏振非均匀分布矢量光场中，所述横向运动物体反射回来的光实现了对偏振非均匀分布矢量光场的采样，得到携带了横向运动物体的运动信息的矢量多普勒信号，通过检测偏振态随时间变化的矢量多普勒信号，同时获取横向运动物体运动速度大小和方向的全矢量运动信息，并进一步分析物体的实时运动状态，实现基于矢量多普勒效应的运动物体的测量。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，将横向运动物体反射的矢量多普勒信号分束为两路，每一路分别经过一个检偏器将偏振态随时间变化的矢量多普勒信号转换为随时间变化的强度信号，再分别经过一个探测器将随时间变化的强度信号转换为电信号，最后通过对两路信号的分析同时获取横向运动物体运动速度大小和方向的全矢量运动信息。

3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述横向运动的物体为具有宏观尺寸的微粒或具有微观尺寸的粒子；对于横向平移运动的物体，其平移方向与横向矢量光场偏振态变化方向保持一致；对于横向旋转运动的物体，其旋转中心与圆柱矢量光场中心保持重合，其旋转半径在圆柱矢量光场的光斑内半径到外半径之间。

4.一种矢量多普勒效应测量装置，其特征在于，包括偏振非均匀分布矢量光光源和检测装置，所述偏振非均匀分布矢量光光源用于产生矢量光场，横向运动物体对矢量光场中不同的空间位置进行采样获得矢量多普勒信号，所述检测装置用于对所述矢量多普勒信号进行检测，同时获取横向运动物体运动速度大小和方向。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述偏振非均匀分布矢量光光源产生的矢量光场为横向矢量光场或者圆柱矢量光场，分别对应横向运动物体的平移运动或者旋转运动；所述横向矢量光场通过自由空间光场叠加的装置来产生，所述圆柱矢量光场通过对激光器内部设计的装置来主动产生，或通过对自由空间或光纤中光场模式调控的装置来被动产生。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述偏振非均匀分布矢量光光源的中心对准物体横向运动的中心。

7.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述检测装置包括分束器、第一检偏器、第一探测器、第二检偏器、第二探测器和信号处理模块；所述分束器将矢量多普勒信号分为两路，一路依次经过第一检偏器和第一探测器，另一路依次经过第二检偏器和第二探测器，最后利用所述信号处理模块将两路信号恢复出矢量多普勒信号，实现对矢量多普勒信号的检测。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述第一检偏器和第二检偏器用于将偏振态随时间变化的矢量多普勒信号转换为随时间变化的强度信号，两个检偏器的偏振方向的夹角取除0°和90°外的任意夹角。

9.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，还包括矢量模式光纤，位于偏振非均匀分布矢量光光源和横向运动物体之间，作为传输介质将偏振非均匀矢量光光源产生的矢量光场远距离输送到待测的横向运动物体上。

10.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，还包括扩束器，位于偏振非均匀分布矢量光光源和横向运动物体之间，用于对偏振非均匀矢量光光源产生的矢量光场的光斑尺寸进行调节。