专利名称：声光扫描激光多普勒测速仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测试用光学仪器。
激光多普勒测速仪是用激光照射到流体中的散射粒子上，测出其散射光的多普勒频移，然后确定流体的速度。该项技术应用广泛，在流体力学、燃烧、气象、海洋及生物医学工程等方面的测量都占有重要的位置。
现有的激光多普勒测速仪其光学发射部分在流体中的某一确定的空间位置上形成一个小的测量区域(通常称之为测量点)，一次只能测得流场内这一个点的流速。要确定整个流场的空间速度分布，一种方法是使光学系统与被测流体之间产生相对位移，以机械扫描来改变测量点的位置，逐点测得流速的空间分布。另一种方法是采用多点激光多普勒测速系统，其光学发射部分可在流体中同时形成有限多个测量点，再以相应的多个光探测器分别接收对应测量点的散射光，一次即可测得这些测量点处的速度。机械扫描逐点测量的方式存在以下缺点1.机械功耗大，扫描定位精度较低。
2.机械扫描速率低。由于流体运动也是一种机械运动，与机械扫描运动相比，其运动速率并不亚于后者。测不定常流动时，在测量点位置的变化过程中，流场也发生了变化，使测量结果不能如实反映变化中的空间分布，测量也就失去了意义。
多点激光多普勒测速系统存在如下缺点1.测量点多光探测器多，使得光源能量利用率低，光路结构复杂。实际上，多点激光多普勒测速系统相当于用多个激光多普勒测速仪组合测量，因此成本较高。
2.灵活性差，由于光学发射部分结构复杂，不易改变结构，测量点的空间布置受到限制，测量点之间的相对位置也不可任意调节，使随时间变化的多种尺度的湍流结构的测定受到限制。
3.测量点有限，使速度梯度的空间测量范围与测量精度不能兼顾。
本实用新型的任务就是要提供一种声光扫描激光多普勒测速仪，使其不仅同时具有现有激光多普勒测速仪和多点激光多普勒测速仪的优点还具有如下优点1.与机械扫描激光多普勒测速仪相比，无可动部件，寿命长，可靠性好。
2.与多点激光多普勒测速系统相比，光源能量利用率高，光探测器少，其结构的复杂性及成本与传统单测量点激光多普勒测速系统相当。
3.可根据需要，在流场中产生足够多的测量点。测不定常流动时，还可根据流场变化的需要，随时改变扫描区域，扫描路经和扫描速率，以适应随时间变化的湍流结构的测定。
本实用新型是以如下的方式实现的，如图所示根据流体脉动速率远小于固体中声波场的传播速率，在激光多普勒光路中的激光器〔8〕与发射透镜〔9〕之间加入声光器件〔1〕(偏转器或调制器)，利用声光相互作用，使激光光束通过声光晶体时立即产生偏转，偏转角度与施加在晶体换能器上的电频率即驱动源〔2〕的频率成正比；压控驱动源〔2〕的频率由一个信号发生器〔7〕输出的反映测量点位置的电压信号控制，通过快速改变控制电压即可使偏转角快速地变化；在构成多普勒测速方式的光路中，把光束偏转角的变化转换成测量点位置的变化，保证控制电压与测量点位置为单值对应关系。光探测器〔3〕前采用狭缝光拦〔4〕，只允许移动着的测量点内的散射光的象进入光探测器。将光探测器的输出信号(含速度信息)送入多普勒信号处理器〔5〕中，其输出信号(速度信号)与驱动源控制电压信号所表示的测量点的位置信号同时送入计算机〔6〕即可得到流速的空间分布，速度梯度及湍流尺度等测量结果。持续扫描，反复移动测量点，可得到不定常流场的各种测量结果。
附图
中其它各部分为8、激光器，9、10透镜，11、12反射镜，13.高压电源，14.被测对象(图中箭头表示流动方向)15.扫描区域16.分束器。
本实用新型中所使用的声光偏转器、激光器等部件均为现有技术，本实用新型采用的市场出售产品，其产品及生产厂家如下。
激光器400B型He－Ne激光器(上海激光技术研究所)；光电探测器GDB－423型光电倍增管(南京电子管厂)；高压电源FH－426B型3KV高压电源(国营261厂)；分束器集成分束(航空部三○四所)；多普勒信号处理器JCY－1型频率跟踪器(天津大学、天津市流量计厂)；或1990B计数型CDA信号处理器(美国)；声光偏转器TD501或TD502型声光偏转器(上海硅酸盐研究所)；驱动源PSGDU－Q1型驱动电源(四机部一四二六研究所)；信号发生器XD11型多用信号发生器(阜阳无线电厂)；计算机带有A／D槽路的各种微机如IBM－PC微型计算(美国)。
权利要求1.一种由激光器[8]反射镜[11、12]透镜[9、10]光探测器[3]多普勒信号装置[5]构成的激光多普勒测速仪其特征是多普勒光路中的激光器[8]与发射透镜[9]之间加入声光偏转器[1]。
2.根据权利要求1所述的激光多普勒测速仪，其特征是信号发生器〔7〕产生的反映测量点位置的信号输入到压控驱动源〔2〕。
3.根据权利要求1和2所述的激光多普勒测速仪其特征是在光探测器〔3〕前采用狭缝光拦〔4〕。
专利摘要本实用新型涉及一种测试用光学仪器。根据流体脉动速率远小于固体中声波场的传播速率，在激光多普勒光路中加入声光器件，利用声光相互作用使激光光束通过声光晶体时立即产生偏转，偏转角度与驱动源的频率成正比，压控驱动源的频率由信号发生器输出的电压信号控制，通过光探测器，多普勒信号处理器，计算机即可得到测量结果。该项测量技术广泛应用流体力学、燃烧、气象、海洋及生物医学工程等领域。
文档编号G01P3/36GK2053341SQ8821658
公开日1990年2月21日 申请日期1988年12月29日 优先权日1988年12月29日
发明者王仕康, 郭晓明, 刘昌文 申请人:天津大学