激光多普勒测速仪的设计

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1、激光多普勒测速仪的设计⑧重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：袁红指导教师：汪涛副教授专业：光学工程学科门类：工学重庆大学物理学院二O一二年五月TheDesignofLaserDopplerVelocimetryAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’SDegreeofOpticalEngineeringBy-YuanHongSupervisedbyAssociateP

2、rof．WangTaoSpecialty：OpticalEngineeringCollegeofPhysicsofChongqingUniversity，ChongqingChinaMay,2012重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要激光多普勒测速仪基于多普勒效应实现对流体速度和固体速度的测量，并具有空间分辨率高、动态响应快、测速范围广等诸多优点，在工业和科研等领域发挥着重要作用，并具有广阔的市场。本文首先介绍激光多普勒测速仪的发展历程及现状，然后阐述了激光多普勒测速仪的工作原理。介绍了外差检测理论并比较了

3、几种外差光路模型，选取了适当的光学元件，并设计了光学系统。随后，分析了多普勒信号的特点，设计了光电检测电路和放大电路。介绍了多普勒测速仪的信号处理方法。描述了快速傅里叶变换、功率谱估计等信号处理方法以及其在MATLAB中的实现。然后介绍了串口的基本知识以及在MATLAB中串口通信的编程与实现。采用Agilent54622D示波器接收激光多普勒电信号，并通过串口将数据从示波器送入计算机中，用MATLAB软件进行处理。在MATLAB中编写了GUI界面，使得数据采集和信号处理都准确、方便、快捷。最后，在实验室

4、搭建了一个激光多普勒测速系统，实现了对运动物体速度的测量。验证了激光多普勒测速的可行性。为下一步做深入研究以及产品的开发做准备。关键词：激光多普勒，MATLAB，数字信号处理，GUI里塞奎兰堡主堂篁堡壅英文摘要———————————————————————————————————————一一：：二=：!兰ABSTRACTLaserDopplerVelocimetrycanmeasurethefluidspeedandsolidspeedbasedonDopplerEffect．Ithasmanyadva

5、ntages，suchashighresolution，quicklydynamicresponseandwiderangeofspeedmeasurement，SOithaswideprospectofmarketintheindustrialfieldsandisplayinganimportantroleintheresearchfieId．IhispaperintroducesthedevelopmentandthestatusoflaserDopplervelocimetrvandthenit

6、explainstheprincipleoflaserDopplervelocimetry．Inaddition，itcomDarestheadvantagesanddisadvantagesofseverallightways，designedthephotoelectriccircuitandamplifyingcircuitandasetoflaserDopplermeasurementsystem．Italsodescribesseveralsignalprocessmethods，suchas

7、，FFT,self-correlation，powerspectrumanalysisandtheirimplementationmethodsusingMATLAB．Afterthat，itintroducesthebasicknowledgeofserialportandrealizestheconnectionbetweenAgilentoscilloscoDe54622Dandcomputer．AcquiringDopplersignalfromoscilloscope，thensenditto

8、computerforprocessing．ItcompletesthecompileofGUIinterfaceandrealizesthefunctionofdataacquisitionusingserialportandsignalprocessing．Intheend，itsetsupalaserDopplervelocimetrysysteminlaboratorytomeasurethespeedofthemovingobje