基于可调速转盘装置的激光多普勒流速仪校准方法研究

发布时间：2020-09-30 16:26

　　由于具有非接触式测量、准确度高和动态响应快等优点,国际上普遍采用激光多普勒流速仪(LDV)作为空气流速基准中的标准器,用于对其他流速仪进行量值传递。在实际应用中,条纹畸变是影响LDV测量精度的重要因素,已有的研究主要集中在实验的阶段,而LDV测量精度直接影响着空气流速量值传递的可靠性。本文基于可调速转盘装置对LDV的校准方法进行研究,从根本上提高LDV的测量精度,为建立以LDV为标准器的空气流速基准提供稳定可靠的技术基础和量值传递依据,完善空气流速的量值传递与溯源体系,实现LDV的测量值向国际SI单位m和s的有效溯源。本文以建立的一套新型转盘校准装置为实验平台,就LDV的校准方法进行研究,装置可适用于(0.2-25)m/s的速度范围,其相对扩展不确定度为0.1%(k=2)。本文的主要工作内容如下:(1)围绕条纹畸变的主要成因,通过详细的理论分析,揭示了条纹畸变影响LDV测量精度的机理,首次建立了高斯光束固有的传播特性与干涉条纹分布之间的关系,并确定了影响干涉条纹分布的参数。(2)通过实验测得相关参数,量化了绿光和紫光测量体中任意位置的干涉条纹间距及梯度分布,绿光和紫光测量体中归一化的条纹梯度最大分别可达0.46%和0.60%。(3)设计了一套转盘校准装置,采用在玻璃转盘上粘附散射粒子的方式来模拟流体中悬浮的示踪粒子,可实现对LDV测量体中条纹间距的准确测量。设计了校准系统的方案,完成装置的机械结构设计及配件选型、软件设计和硬件设计等工作。(4)利用转盘校准装置测量了不同波长、不同焦距条件下的条纹间距及其分布情况,并与理论分析结果进行比较,绿光和紫光理论值与测量值的最大相对误差分别为0.87%和0.78%,验证了LDV校准方法,从根本上提高了LDV测量精度。(5)对装置测量结果进行了详细的不确定度分析。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH814.1
【部分图文】：

空气流速,量值传递,链条,量值

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光检测器,光源,粒子,位置

本课题的主要任务为研制一套新型转盘校准装置25）m/s 风速范围内 LDV 的校准方法，从而提高 LD气流速标准提供稳定可靠的技术基础和量值传递依递与溯源体系，实现 LDV 的测量值向国际 SI 单位米普勒测速基本原理及组成普勒测速原理的多普勒效应一样，光源与物体之间存在相对运动光的多普勒效应是激光多普勒测速技术的重要理论微粒散射光与入射光之间光波的频移量来获得速度止的光源到运动的微粒再到静止的光检测器这三者

测速原理,双光束,模式,多普勒频移

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