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《声光器件的动态特性及其对激光测速的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第6期压电与声光Vol.25No.62003年12月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSDec.2003文章编号:1004-2474(2003)06-0449-04声光器件的动态特性及其对激光测速的影响11211刘昌文,吴正,罗诗金,刘杰,王仕康(1.天津大学机械工程学院,天津3000722.天津大学无线电厂,天津300072)摘要:在光电混合反馈激光测速系统(OEHF-LDA)和声光扫描激光测速系统(AOS-LDA)中,起光学频移作用的声光调制器和控制测量位置的声光偏转器均处于变频工作模式
2、,因此声光器件的动态特性对系统的性能具有重要的影响。该文从理论分析、数值计算和实验研究入手,具体讨论了声光器件的动态响应特性,它可用具有纯滞后的一阶非周期环节来表征,并深入分析了声光器件的滞后特性对变频光学频移LDA系统的影响,最后提出了对变频声光器件调节的基本要求。关键词:激光多普勒测速;声光扫描;光学频移中图分类号:TN247文献标识码:ADynamicResponseofAcousto-opticDeviceandItsInfluenceonLDA11211LIUChang-wen,WUZheng,LUOShi-
3、jin,LIUJie,WANGShi-kang(1.SchoolofMechanicalEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;2.RadioFactoryofTianjinUniversity,Tianjin400072,China)Abstract:Thispaperdealswithimportantinfluenceofacousto-opticdevice'sdynamicresponseonOEHF-LDAandAOS-LDA,inwhichaco
4、ustoopticmodulatoranddeflectorworkingwithvariablefrequency.Beginwiththeo-reticalanalysis,dynamicresponseofacousto-opticdeviceisdiscussedthroughcomputationandthetheoreticre-sultsareprovedbyexperiment.ThentheinfluenceofdelayresponseonOEHF-LDAandAOS-LDAisdiscussedd
5、eeply,andfinally.essentialrequirementonadjustmentofacousto-opticdeviceisgiven.Keywords:laserdoppleranemometry(LDA);acousto-opticscanning;opticfrequencyshift1前言2声光器件动态特性的研究激光多普勒流速计(LDA)是在1946年Yeh和2.1理论分析[1]Cummius首次通过实验发展起来的测速装置。它声光器件利用换能器发出的超声波与光波在声具有不干扰测量对象,空间分
6、辨率高,动态响应快,光晶体中相互作用产生布喇格衍射,实现了光束的[4,5]测量范围大等优点,因而得到广泛的应用。频率移动和方向偏转,方向偏转与频率移动同时在目前的可辨别速度方向的LDA系统中,与发生,以下只以频率移动为例进行分析。由于超声波固定光学频移LDA系统相比光电混合反馈LDA是机械波,它的传播速度是有限的,换能器距激光光[2]系统(OEHF-LDA)。解决了信噪比提高和动态测束有一定距离,并且光束本身也有一定大小,所以由试范围加大之间的矛盾,降低了光电转换器和信号某一时刻加于换能器上的电信号激发的超声波达到处理
7、部分电子元件的频率响应要求,有利于LDA激光光束有效区域需要一定的时间,穿过激光束也技术的推广和应用。此外,声光扫描LDA系统需要一定时间,因而衍射光波对加于换能器上的电[3](AOS-LDA)的应用实现了对快变流场的测量。信号的频率变化的响应速度是有限的。在OEHF-LDA和AOS-LDA系统中,声光器如图1所示,D表示光束中心到换能器的距离,[4]2件在变频模式下工作,其动态特性不仅影响OE-a表示入射光束光强下降为中心值I0的1/e时的HF-LDA跟踪速度变化的能力和AOS-LDA测量光束有效半径。这样激光光束的
8、光强分布可以表示快变流场分布的能力,同时也影响LDA的测量精为**222度,所以对声光器件的动态特性及其对测速性能影I(x,y)=I0exp{-2[x+(y-D)]/a}(1)响的研究具有重要的现实意义。为了便于分析,假设收稿日期:2002-08-06基金项目:高等学校骨干教师资助计划;国家自然科学基金资助项目(No.500760
