【摘 要】
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光子多普勒速度测量（Photonic Doppler Velocimetry:PDV）是通过探测运动物体表面反射光产生的多普勒频移,来测量物体的运动速度。PDV系统测速范围大、测量精度高、响应速度快,广泛用于冲击波、爆轰波检测、新材料和含能材料研发等领域。随着PDV应用对象的增加,新的问题不断出现。以炸药爆轰驱动下圆筒壁面运动为测量对象,针对其表面倾斜运动且测量数据信噪比低的特点,对PDV系统的探
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光子多普勒速度测量（Photonic Doppler Velocimetry:PDV）是通过探测运动物体表面反射光产生的多普勒频移,来测量物体的运动速度。PDV系统测速范围大、测量精度高、响应速度快,广泛用于冲击波、爆轰波检测、新材料和含能材料研发等领域。随着PDV应用对象的增加,新的问题不断出现。以炸药爆轰驱动下圆筒壁面运动为测量对象,针对其表面倾斜运动且测量数据信噪比低的特点,对PDV系统的探头和数据处理方法进行研究和改进,具体内容如下:1.针对普通自聚焦透镜探头只能探测直线运动物体的反射光,设计了一种自聚焦透镜和平凹柱面透镜组合的新式光学探头,可用于探测倾斜运动物体的反射光。仿真和实验结果表明:改进后的光学探头比普通自聚焦透镜探头有更好的光收集效率。2.分析了各种数据处理方法的原理及优缺点,推导了PDV信号的自相关函数。研究了采样频率、测量速度、信噪比、滑动平均滤波和自相关滤波对测速精度的影响,得到了自相关滤波的测量精度远大于滑动平均滤波。3.对圆筒壁面运动的拍频信号进行了处理,得到了其速度曲线,给出了采样频率产生的最大测速相对标准偏差在1.29～2.90%之间,滑动平均滤波和自相关滤波产生的测速相对标准偏差分别在2～10%和0.1～1%之间。
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