多光束混频的激光多普勒测速方法及系统

本申请涉及激光和精密测量，特别是涉及一种多光束混频的激光多普勒测速方法及系统。

背景技术：

1、参考光束型激光多普勒测速仪（laser doppler velocimeter, ldv）有测速精度高、无接触测量、可以进行离焦测量、方向灵敏度高等众多优点，被广泛用于固体表面的速度测量中。

2、然而，传统的激光多普勒测速仪仅适用于常规运动速度测量。当被测速度过大时，多普勒信号的频率升高，对信号处理单元的带宽提出了很高的要求，并且发射倾角的改变会影响测量精度。

3、双斜射式激光多普勒测速仪虽然可以克服发射倾角改变对测速结果的影响，但当被测速度较大时，仍然存在信号带宽过大的问题。双光束混频的激光多普勒测速仪虽然可以有效降低信号频率，从而减小对信号处理单元带宽的要求，但其测量结果会受到发射倾角改变的影响。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低多普勒信号频率，实现离焦测量的多光束混频的激光多普勒测速方法及系统。

2、本发明提供了一种多光束混频的激光多普勒测速方法，所述方法包括：

3、若干子激光光束分别以不同的入射角照射待测运动表面形成散射光，然后由对应的探测器分别接收各散射光，所述散射光与对应的参考光在探测器表面形成拍频信号；

4、从得到的若干拍频信号中选取一个拍频信号，分别与其他拍频信号进行混频，得到若干差频信号；

5、根据各子激光光束入射角的夹角及各差频信号进行计算，得到待测运动表面的速度。

6、另一方面，本发明还提供了一种多光束混频的激光多普勒测速系统，所述系统包括：

7、用于输出激光光束的激光器；

8、位于所述激光光束路径上的分光组件，所述分光组件将所述激光光束分束为若干子激光光束；

9、各子激光光束的路径上分别设置有分光镜，通过各所述分光镜将各所述子激光光束分束为测试光和参考光；

10、各测试光分别以不同入射角照射在待测运动表面，形成散射光，在所述散射光反射路径与对应的所述参考光路径上设置有探测器，通过所述探测器采集所述散射光与所述参考光，并在探测器的表面形成拍频信号；

11、从各探测器中选取一个探测器，分别与其他探测器电连接至混频器，通过混频器对连接的两个探测器的拍频信号进行混频，得到差频信号；

12、各混频器与信号处理单元电连接，通过所述信号处理单元接收各所述混频器输出的差频信号，然后根据各差频信号及各子激光光束的入射角信息进行计算，得到待测运动表面的速度。

13、与现有技术相比，本发明提供的多光束混频的激光多普勒测速方法及系统具有以下效果：

14、1.通过对拍频信号进行混频处理，极大降低了多普勒信号的频率；

15、2.根据各子激光光束入射角的夹角及各差频信号实现了待测运动表面的速度测量，避免了发射倾角改变对测速结果的影响；

16、3.能够在降低信号频率的同时实现离焦测量。

技术特征：

1.一种多光束混频的激光多普勒测速方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的多光束混频的激光多普勒测速方法，其特征在于，从得到的若干拍频信号中选取一个拍频信号，分别与其他拍频信号进行混频，得到若干差频信号，包括：

3.根据权利要求2所述的多光束混频的激光多普勒测速方法，其特征在于，根据各子激光光束入射角的夹角及各差频信号进行计算，得到待测运动表面的速度，包括：

4.一种多光束混频的激光多普勒测速系统，其特征在于，采用权利要求1至3任一项所述的多光束混频的激光多普勒测速方法，所述系统包括：

5.根据权利要求4所述的多光束混频的激光多普勒测速系统，其特征在于，所述分光组件包括第一分光棱镜与第二分光棱镜，通过所述第一分光棱镜与第二分光棱镜将激光光束分为三束；其中，所述第一分光棱镜置于所述激光光束的路径上，将所述激光光束分为两束，其中一束作为第二子激光光束，另一束经过第二分光棱镜，被所述第二分光棱镜分束为第一子激光光束与第三子激光光束。

6.根据权利要求4所述的多光束混频的激光多普勒测速系统，其特征在于，在各参考光的路径上设置有全反镜，通过所述全反镜将各参考光反射至对应的探测器表面。

7.根据权利要求6所述的多光束混频的激光多普勒测速系统，其特征在于，在所述全反镜前设置有衰减片。

8.根据权利要求5至7任一项所述的多光束混频的激光多普勒测速系统，其特征在于，在各探测器前设置有滤光片与小孔光阑，各所述散射光经滤光片、小孔光阑后，被对应的探测器采集；和/或

技术总结
本申请涉及一种多光束混频的激光多普勒测速方法及系统。所述方法包括：若干子激光光束分别以不同的入射角照射待测运动表面形成散射光，然后由对应的探测器分别接收各散射光，散射光与对应的参考光在探测器表面形成拍频信号；从得到的若干拍频信号中选取一个拍频信号，分别与其他拍频信号进行混频，得到若干差频信号；根据各子激光光束入射角的夹角及各差频信号进行计算，得到待测运动表面的速度。本发明能够在降低信号频率的同时实现离焦测量。

技术研发人员：席崇宾,周健,聂晓明,王琦,金世龙,陈兰剑,黄荣,向志毅
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/18