光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀的製作方法
2023-04-27 21:25:36
專利名稱：光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀的製作方法
技術領域：
光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀技術領域[0001]本實用新型涉及的是一種測速儀，具體地說是雷射測速儀。
背景技術：
[0002]雷射都卜勒測速儀(Laser Doppler Anemometry, LDA)是測量通過雷射探頭的示蹤粒子的都卜勒信號，再根據速度與都卜勒頻率的關係得到速度。由於是雷射測量，對於流場沒有幹擾，測速範圍寬，而且由於都卜勒頻率與速度是線性關係，和該點的溫度，壓力沒有關係，是目前世界上速度測量精度最高的儀器。雷射都卜勒測速儀從功能上分為光路部分、信號處理部分。光路部分採用He-Ne雷射器或Ar離子雷射器，是因為它們能夠提供高功率的514. 5nm，488nm，476. 5nm三種波長的雷射。帶有頻移裝置的分光器將雷射分成兩束，再經過耦合器，將雷射送到雷射發射探頭，調整雷射在光腰部分聚焦在同一點，以保證最小的測量體積，這一點就是測量體即光學探頭。接受探頭將接受到的都卜勒信號送到光電倍增管轉化為電信號以及處理並發大，再至多普勒信號分析儀分析處理後至計算機記錄，配套系統軟體可以進行數據處理工作。但是傳統非光纖輸出式雷射都卜勒測速儀調試複雜，便攜性低等不足。發明內容[0003]本實用新型的目的在於提供提高了相干光探測信噪比和輸出混頻信號的穩定性的光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀。[0004]本實用新型的目的是這樣實現的[0005]本實用新型光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀，其特徵是包括雷射器、 分光器、光纖稱合器、保偏光纖、光纖輸出端、透鏡、光電探測器、散射光收集透鏡、光闌、頻率跟蹤器，雷射器面向分光器，從雷射器裡發射的光經過分光器分成兩組，第一組光依次經過第一光纖稱合器、第一保偏光纖、第一光纖輸出端至透鏡，第二組光依次經過第二光纖率禹合器、第二保偏光纖、第二光纖輸出端至透鏡，兩組光經透鏡後投射至被測流體區域，被測流體區域與透鏡之間依次設置光闌、散射光收集透鏡、光電探測器，光電探測器連接頻率跟細益。[0006]本實用新型還可以包括[0007]I、還包括依次相連的光纖整型裝置、聲光調製器、聲光器件射頻源，光纖整型裝置、聲光調製器設置在分光器與第一光纖稱合器之間的第一組光的光路上。[0008]本實用新型的優勢在於本實用新型利用都卜勒效應測量被測區域內流體的速度，採用光纖代替傳統光學系統，滿足了信號光和參考光的傳輸條件，並且降低背景光及震動對光路的影響，有利於提高相干光探測信噪比和輸出混頻信號的穩定性，提高了測量設備的便攜性和穩定性。
[0009]圖I為本實用新型的原理圖；[0010]圖2為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
[0011]
以下結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述[0012]結合圖I 2，光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀器，包括[0013]雷射器I、分光器2、信號光光纖輸出裝置、參考光光纖輸出裝置、幹涉信號米集裝置和頻率跟蹤器11 ;[0014]所述雷射器I輸出的雷射信號經過分光器2後,被分為信號光和參考光,分別傳輸至信號光光纖輸出裝置和參考光光纖輸出裝置，[0015]所述從信號光光纖輸出裝置輸出的光信號和參考光光纖輸出裝置輸出的光信號投射至被測區域，並且所述兩束光信號在被測區域內發生幹涉現象產生幹涉信號；[0016]所述幹涉信號採集裝置收集所述幹涉信號；並將所述幹涉信號轉換為電信號發送至頻率跟蹤器11 ；[0017]所述頻率跟蹤器11測量接收信號的頻率。[0018]雷射都卜勒測速技術是利用雷射都卜勒效應進行流速測量的。當雷射照射到跟隨流體一起運動的微粒子上時，微粒殘舍的散射光頻率將偏離入射光頻率，這種現象叫做雷射都卜勒效應。其中散射光與入射光之間的頻率偏離量稱作都卜勒頻移，都卜勒頻移與微粒的運動速度，即流體的流速成正比。因此，通過測雷射的都卜勒頻移就可以測得流體的速度。[0019]圖I中LS為固定的雷射光源，其發射的單色平面光波頻率為發fi;波長為λ」傳播方向用單位矢量Ki表示。P代表跟隨流體一起運動的微粒，其運動速度為[(矢量)，V可以代表流體的流速。ro為固定的光波接收器(光電檢測器)，它接收運動微粒P的散射光波， 接收方向用單位矢量瓦表示。[0020]根據都卜勒效應，對於固定光源LS發射的入射光，運動微粒P(相當於入射光的接收器)所接收到的光波頻率fp為務彩)⑴[0022] 式中，c為光速。對於運動微粒的散射光波(頻率為fp)，固定接收器ro接收到的光波頻率fs為[0021]
權利要求1.光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀，其特徵是包括雷射器、分光器、光纖耦合器、保偏光纖、光纖輸出端、透鏡、光電探測器、散射光收集透鏡、光闌、頻率跟蹤器，雷射器面向分光器，從雷射器裡發射的光經過分光器分成兩組，第一組光依次經過第一光纖率禹合器、第一保偏光纖、第一光纖輸出端至透鏡，第二組光依次經過第二光纖稱合器、第二保偏光纖、第二光纖輸出端至透鏡，兩組光經透鏡後投射至被測流體區域，被測流體區域與透鏡之間依次設置光闌、散射光收集透鏡、光電探測器，光電探測器連接頻率跟蹤器。
2.根據權利要求I所述的光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀，其特徵是還包括依次相連的光纖整型裝置、聲光調製器、聲光器件射頻源，光纖整型裝置、聲光調製器設置在分光器與第一光纖耦合器之間的第一組光的光路上。
專利摘要本實用新型的目的在於提供光纖傳輸式聲光調製雷射都卜勒相干探測儀，包括雷射器、分光器、光纖耦合器、保偏光纖、光纖輸出端、透鏡、光電探測器、散射光收集透鏡、光闌、頻率跟蹤器，雷射器面向分光器，從雷射器裡發射的光經過分光器分成兩組，第一組光依次經過第一光纖耦合器、第一保偏光纖、第一光纖輸出端至透鏡，第二組光依次經過第二光纖耦合器、第二保偏光纖、第二光纖輸出端至透鏡，兩組光經透鏡後投射至被測流體區域，被測流體區域與透鏡之間依次設置光闌、散射光收集透鏡、光電探測器，光電探測器連接頻率跟蹤器。本實用新型降低了背景光及震動對光路的影響，提高了相干光探測信噪比和輸出混頻信號的穩定性。
文檔編號G01P5/26GK202815006SQ201220455228
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者楊曉濤, 王顥然, 劉友, 李文輝, 楊立平 申請人:哈爾濱工程大學