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1、III基于多普勒效应的速度测量仪摘要流场中有各种物理量，比如压力，密度，速度，其中以速度测量最为复杂。传统的测量方法，如热线热膜流速计、压电探头、机械流速仪、电磁流速计等是接触式的，必须把探头插入流场，对流场有较大干扰，影响测量的真实性和可靠性，并且对于一些特殊的流场如高温烟气、喷燃火焰、腐蚀性流体等也不便于进行接触式测量。而激光多普勒测速技术(LDV，LaserDopplerVelocimetry)是一种非接触式测量方法。它以光的多普勒效应为理论基础，利用流体中的散射粒子对入射激光进行散射，并通过光电探测器探测散射光的频率变化，这种频率变化通常称为频移，根据其中包含的速度
2、信息(粒子散射光的频移与粒子速度呈线性关系)得到流体的运动速度。其动态响应快、空间分辨率高、测量范围大，在测量精度以及实时性上都具有突出的优点。本文分析比较了现有的激光多普勒测速技术。针对已有激光多普勒测速仪适用面窄，信号处理能力有限，稳定性和测量精度较差等缺点，提出了一种基于数字信号处理技术的激光多普勒测速仪设计方案。本文详细介绍了多普勒信号的处理方法，给出了多普勒信号采集卡的硬件实现方案。第一章叙述了研究该课题的目的和意义。通过对现有激光多普勒测速技术的分析比较，证明了研制数字信号处理式激光多普勒测速仪的可行性和必要性。第二章分析了激光多普勒测速仪的工作原理，对差动LD
3、V模型进行了简要介绍，推导出激光多普勒信号的数学模型。在参考现有LDV光路系统的基础上对传统的差动式LDV模型进行了改造，给出了一种新的光路系统设计方案:一维差动偏振式光路系统。第三章详细介绍了数字信号处理式激光多普勒测速仪的设计方案。其中包括基于TMS320C6713的多普勒信号采集卡硬件电路(前向通道、数据存储部分、主机通信部分)和软件设计(外扩EEPROM的在线编程、数据采集卡boot程序、数据采集卡驱动程序)。第四章给出了多普勒信号处理的具体方法。主要是以FFT变换为基础的周期图法和峰值逼近法。第五章对全文进行总结，给出了多普勒信号处理的改进措施。关键词:多普勒效应
4、,激光多普勒测速(LDV),数字信号处理,TMS320C6713,FFT,峰值逼近IIITheSpeedMeasuringInstrumentBasedonDopplerEffectABSTRACTTherearevariousphysicalquantitiesintheflowfield,suchaspressure,density,velocity,ofwhichthemostcomplexvelocitymeasurement.Traditionalmeasurementmethods,suchasHWFA,piezoelectricsensor,mechanica
5、lflowmeter,electromagneticflowmeter,isthecontact,andmustprobeintotheflowfield,flowfieldhaveagreaterinterferenceofthetruemeasurementAndreliability,andforsomespecialfieldssuchashightemperaturegasflow,burnerflame,corrosivefluidsarenotconvenientforcontactmeasurement.ThelaserDopplervelocimetry(
6、LDV,LaserDopplerVelocimetry)isanon-contactmeasurementmethod.ItistheDopplereffectoflightbasedonthetheory,theuseofscatteringparticlesinthefluidinthescatteringofincidentlaserandscatteredlightthroughthephotoelectricdetectorofthefrequencychange,thisfrequencyisoftenreferredtoasfrequencyshift,acc
7、ordingtowhichcontainsSpeedinformation(lightscatteringfrequencyshiftandalinearrelationshipbetweenparticlevelocity)arethefluidvelocity.Thefastdynamicresponse,highspatialresolutionandwidemeasurementrange,measurementaccuracyandinrealtime,bothhaveoutstandingadvanta
