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专利名称：光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种测速仪，具体地说是激光测速仪。
背景技术：
激光多普勒测速仪(Laser Doppler Anemometry, LDA)是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号，再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。由于是激光測量，对于流场没有干扰，测速范围宽，而且由于多普勒频率与速度是线性关系，和该点的温度，压カ没有关系，是目前世界上速度測量精度最高的仪器。激光多普勒测速仪从功能上分为光路 部分、信号处理部分。光路部分采用He-Ne激光器或Ar离子激光器，是因为它们能够提 供高功率的514. 5nm，488nm，476. 5nm三种波长的激光。带有频移装置的分光器将激光分成两束，再经过耦合器，将激光送到激光发射探头，调整激光在光腰部分聚焦在同一点，以保证最小的測量体积，这一点就是测量体即光学探头。接受探头将接受到的多普勒信号送到光电倍增管转化为电信号以及处理并发大，再至多普勒信号分析仪分析处理后至计算机记录，配套系统软件可以进行数据处理工作。但是传统非光纤输出式激光多普勒测速仪调试复杂，便携性低等不足。

发明内容
本发明的目的在于提供提高了相干光探测信噪比和输出混频信号的稳定性的光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪。本发明的目的是这样实现的本发明光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪，其特征是包括激光器、分光器、光纤稱合器、保偏光纤、光纤输出端、透镜、光电探测器、散射光收集透镜、光阑、频率跟踪器，激光器面向分光器，从激光器里发射的光经过分光器分成两组，第一组光依次经过第一光纤稱合器、第一保偏光纤、第一光纤输出端至透镜，第二组光依次经过第二光纤I禹合器、第二保偏光纤、第二光纤输出端至透镜，两组光经透镜后投射至被测流体区域，被测流体区域与透镜之间依次设置光阑、散射光收集透镜、光电探测器，光电探测器连接频率跟踪器。本发明还可以包括I、还包括依次相连的光纤整型装置、声光调制器、声光器件射频源，光纤整型装置、声光调制器设置在分光器与第一光纤稱合器之间的第一组光的光路上。本发明的优势在干本发明利用多普勒效应測量被测区域内流体的速度，采用光纤代替传统光学系统，满足了信号光和參考光的传输条件，并且降低背景光及震动对光路的影响，有利于提高相干光探测信噪比和输出混频信号的稳定性，提高了測量设备的便携性和稳定性。


图I为本发明的原理图；图2为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图I 2，光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪器，包括激光器I、分光器2、信号光光纤输出装置、參考光光纤输出装置、干涉信号米集装 置和频率跟踪器11 ;所述激光器I输出的激光信号经过分光器2后,被分为信号光和參考光,分别传输至信号光光纤输出装置和參考光光纤输出装置，所述从信号光光纤输出装置输出的光信号和參考光光纤输出装置输出的光信号投射至被测区域，并且所述两束光信号在被测区域内发生干渉现象产生干渉信号；所述干涉信号采集装置收集所述干涉信号；并将所述干涉信号转换为电信号发送至频率跟踪器11 ；所述频率跟踪器11測量接收信号的频率。激光多普勒测速技术是利用激光多普勒效应进行流速測量的。当激光照射到跟随流体一起运动的微粒子上吋，微粒残舍的散射光频率将偏离入射光频率，这种现象叫做激光多普勒效应。其中散射光与入射光之间的频率偏离量称作多普勒频移，多普勒频移与微粒的运动速度，即流体的流速成正比。因此，通过测激光的多普勒频移就可以测得流体的速度。图I中LS为固定的激光光源，其发射的単色平面光波频率为も，波长为λ i，传播方向用単位矢量Ki表示。P代表跟随流体一起运动的微粒，其运动速度为I；(矢量)，V可以代表流体的流速。ro为固定的光波接收器(光电检测器)，它接收运动微粒P的散射光波，接收方向用単位矢量瓦表示。根据多普勒效应，对于固定光源LS发射的入射光，运动微粒P(相当于入射光的接收器)所接收到的光波频率fp为fp =
、c ノ(I)式中，c为光速。对于运动微粒的散射光波(频率为fp)，固定接收器ro接收到的光波频率fs为
{ \
_3] fs = JP
IcJ(2)将式(I)带入到⑵中，整理后得到
r / v’_(心—人7)、P
Κノ(3)因此，固定接收器收到的光波频率与固定激光光源发射的光波频率之间的多普勒频移1

权利要求
1.光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪，其特征是包括激光器、分光器、光纤耦合器、保偏光纤、光纤输出端、透镜、光电探测器、散射光收集透镜、光阑、频率跟踪器，激光器面向分光器，从激光器里发射的光经过分光器分成两组，第一组光依次经过第一光纤率禹合器、第一保偏光纤、第一光纤输出端至透镜，第二组光依次经过第二光纤稱合器、第二保偏光纤、第二光纤输出端至透镜，两组光经透镜后投射至被测流体区域，被测流体区域与透镜之间依次设置光阑、散射光收集透镜、光电探测器，光电探测器连接频率跟踪器。
2.根据权利要求I所述的光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪，其特征是还包括依次相连的光纤整型装置、声光调制器、声光器件射频源，光纤整型装置、声光调制器设置在分光器与第一光纤耦合器之间的第一组光的光路上。
全文摘要
本发明的目的在于提供光纤传输式声光调制激光多普勒相干探测仪，包括激光器、分光器、光纤耦合器、保偏光纤、光纤输出端、透镜、光电探测器、散射光收集透镜、光阑、频率跟踪器，激光器面向分光器，从激光器里发射的光经过分光器分成两组，第一组光依次经过第一光纤耦合器、第一保偏光纤、第一光纤输出端至透镜，第二组光依次经过第二光纤耦合器、第二保偏光纤、第二光纤输出端至透镜，两组光经透镜后投射至被测流体区域，被测流体区域与透镜之间依次设置光阑、散射光收集透镜、光电探测器，光电探测器连接频率跟踪器。本发明降低了背景光及震动对光路的影响，提高了相干光探测信噪比和输出混频信号的稳定性。
文档编号G01P3/36GK102854330SQ20121032970
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者杨晓涛, 王颢然, 刘友, 李文辉, 杨立平 申请人:哈尔滨工程大学