基于激光多普勒效应的液体表面波探测研究

张晓琳; 唐文彦; 张春富; 王军

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.018

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基于激光多普勒效应的液体表面波探测研究

张晓琳 , 唐文彦 , 张春富 , 王军

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基于激光多普勒效应的液体表面波探测研究

1.
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 哈尔滨, 150001

作者简介: 张晓琳(1976- ),女,博士研究生,主要从事空中探测水下目标的信息感知技术方面的研究..

通讯作者: 唐文彦, tangwy@hit.edu.cn ;

中图分类号: TN247

Study on liquid surface wave detection based on laser Doppler effect

1.
School of Electrical Engineering & Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Corresponding author: TANG Wen-yan, tangwy@hit.edu.cn ;

CLC number: TN247

摘要: 为了对低频液体表面波的频率和振幅进行测量,利用多普勒相干测速的工作原理,提出了一种液体表面散射激光与参考光相干涉的检测方法。对此进行了理论分析,得到了多普勒频移与液体表面波振幅之间的解析关系式,并利用贝塞尔函数分析了频谱分析图中解调出低频液体表面波频率的可行性,设计并实现了一套液体表面波多普勒相干检测的实验装置。结果表明,能够实时准确探测10Hz～40Hz的液体表面波参量,该方法为低频液体表面波的探测提供了新思路。
- 激光技术 /
- 激光探测 /
- 多普勒效应 /
- 液体表面波
Abstract: To measure the frequency and amplitude of low-frequency liquid surface wave, a detection method based on the principle of Doppler interferometry for velocity measurement is proposed, which makes use of interference between laser scattered on liquid surface and reference beams. Theoretical analysis was carried out to achieve the analytical expression for Doppler shift and amplitude of liquid surface wave.Also, the feasibility of demodulating frequency of low-frequency liquid surface wave from the spectrum was evaluated with Bessel functions.A test system was designed and implemented for Doppler interferometry for liquid surface wave. The test results show that parameters of liquid surface wave at 10Hz～40Hz can be measured accurately. This method provides a new solution for detection of liquid surface wave.
- laser technique /
- laser detection /
- Doppler effect /
- liquid surface wave

[1]	ZHAO X F.Liquid surface wave and its optical measurement method[J].Journal of Yulin College,2007,17(2):34-36(in Chinese).
[2]	WEISBUCH G,GARRBAY F.Light scattering by surface tension waves[J].Amer J Phys,1979,47(4):355-356.
[3]	BEHROOZI F,PERKINS A.Direct measurement of the dispersion relation of capillary waves by laser interferometry[J].Amer J Phys,2006,74(11):957-961.
[4]	BARIK T K,ANUSHREE A,KAR S.A simple experiment on diffraction of light by interfering liquid surface waves[J].Amer J Phys,2005,73(8):725-729.
[5]	SAKAI K,CHOIP K,TANAKA H,et al.A new light scattering technique for a wide-band ripplon spectroscopy at the MHz region[J].Rev Scien Instrum,1991,62(5):1192-1195.
[6]	MIAO R C,YANG Z L.Physical properties of liquid surfacewave and its optical effect[J].Acta Physica Sinica,1996,46(9):1521-1525(in Chinese).
[7]	MIAO R C,YANG Z L,ZHU J T,et al.Visualization of low-frequency liquid surface acoustic waves by means of opticaldiffraction[J].A P L,2000,80(17):3033-3035.
[8]	LUO D B,MIAO R C,LIU X L,et al.Study on diffraction and damping characteristics of low frequency liquid surface waves[J].Laser Technology,2007,31(6):584-586(in Chinese).
[9]	QI J X,MIAO R C,DONG J.Measurement of damping constant of liquid surface wave at low frequency[J].Laser Technology,2008,32(5):496-498(in Chinese).
[10]	BARTER J D,LEE P H Y.Real-timewaveamplitude spectrum analyzer for air-liquid interfaces[J].A P L,1994,64(15):1896-1898.
[11]	BARTER J D,LEE P H Y.Imaging surface-wave analyzer for liquid surfaces[J].Appl Opt,1997,36(12):2630-2635.
[12]	MIAO R C,ZHAO X F,SHI J.Measurement of low-frequency surface acoustic wave on liquid surface by means of laser interference[J].Laser Technology,2004,31(6):752-756(in Chinese).
[13]	MIAO R C,SHI J,ZHAO X F.Determination of the attenuation cofficient of surfoce acoustic[J].Acta Photonica Sinica,2005,34(3):382-385(in Chinese).

[1]	王燕 , 陈家璧 , 庄松林 . 激光多普勒效应的实验验证. 激光技术, 2010, 34(2): 170-172. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.02.008
[2]	霍雷 , 曾晓东 , 安毓英 , 冯喆珺 , 曹长庆 . 利用激光多普勒外差原理对振动物体测量及分析. 激光技术, 2011, 35(5): 600-602,687. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.007
[3]	王春勇 , 李新 , 来建成 , 姜海娇 , 张春燕 , 卞保民 , 李振华 . 视频累积提高激光探测信噪比的方法研究. 激光技术, 2010, 34(3): 335-338. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.03.014
[4]	杨晓杰 , 周冰 , 应家驹 , 周中亮 . 凝视激光探测系统的探测灵敏度测试方法. 激光技术, 2010, 34(1): 132-134. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.037
[5]	施德恒 , 刘新建 , 黄国庆 , 李继芳 , 赵保强 . 一种透射式跑道能见度激光测量仪研究. 激光技术, 2003, 27(5): 419-422.
[6]	赵育良 , 许兆林 , 李开端 . 基于CCD的激光微位移测量系统研究. 激光技术, 2003, 27(1): 73-75.
[7]	安毓英 , 曾小东 , 刘劲松 . 激光单站被动测距技术研究. 激光技术, 1998, 22(2): 129-130.
[8]	唐孝容 , 李剑峰 , 张大勇 , 陶彦辉 , 刘海涛 . 高速运动飞片的F-P干涉测量技术研究. 激光技术, 2007, 31(2): 172-174.
[9]	赵世杰 , 张鹏 , 张永芹 , 杨玉萍 , 邓勇 . 基于激光回馈效应的多普勒测速技术. 激光技术, 2012, 36(2): 160-164,169. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.004
[10]	胡增荣 , 童国权 , 陈长军 , 郭华锋 , 周亮 , 徐家乐 . 激光纳米表面工程技术. 激光技术, 2014, 38(6): 764-770. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.009
[11]	严刚 , 徐晓东 , 陆建 , 沈中华 , 倪晓武 . 激光激发源对声表面波的影响. 激光技术, 2006, 30(3): 317-319.
[12]	王忠凯 , 毕建民 , 周昕 , 陈建国 , 陈涌 , 杨泽后 , 孙鹏 . 激光多普勒双光束横向测速技术研究. 激光技术, 2006, 30(2): 183-185.
[13]	陈涌 , 周秉直 , 谭锦 , 冯力天 , 杨泽后 , 赵彬 , 周鼎富 , 侯天晋 . 机载激光多普勒测风雷达技术及其应用. 激光技术, 2011, 35(6): 795-799. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.020
[14]	罗道斌 , 苗润才 , 刘香莲 , 朱峰 . 低频液体表面波的光衍射及衰减特性的研究. 激光技术, 2007, 31(6): 584-586.
[15]	高亚丽 , 王存山 , 张梅 , 熊党生 . 镁合金激光表面熔凝技术分析. 激光技术, 2009, 33(4): 362-365. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.008
[16]	王威 , 仲政 , 潘永东 . 激光远场激发表面波在开口缺陷处的散射回波. 激光技术, 2015, 39(2): 157-165. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.003
[17]	刘津升 , 徐振华 , 顾国庆 . 激光阵列用于改善声表面波信噪比的数值研究. 激光技术, 2011, 35(3): 403-406. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.03.030
[18]	谈渊 , 甘学辉 , 张东剑 , 刘香玉 , 廖壑 . 基于小波去噪的激光多普勒振动信号处理. 激光技术, 2022, 46(1): 129-133. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.01.014
[19]	邓博于 , 赵尚弘 , 李勇军 , 程振 , 张曦文 . 一种基于星间光链路的帧同步与频偏估计方法. 激光技术, 2016, 40(2): 264-269. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.02.024
[20]	王学勤 , 董艳群 , 原帅 , 盛美菊 , 张骏 . 激光雷达微多普勒效应的仿真研究. 激光技术, 2007, 31(2): 117-119,146.

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基于激光多普勒效应的液体表面波探测研究

通讯作者: 唐文彦, tangwy@hit.edu.cn;

作者简介: 张晓琳(1976- ),女,博士研究生,主要从事空中探测水下目标的信息感知技术方面的研究.

1. 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 哈尔滨, 150001

收稿日期: 2009-02-09
录用日期: 2009-04-24
网络出版日期: 2010-03-25

关键词:

摘要: 为了对低频液体表面波的频率和振幅进行测量,利用多普勒相干测速的工作原理,提出了一种液体表面散射激光与参考光相干涉的检测方法。对此进行了理论分析,得到了多普勒频移与液体表面波振幅之间的解析关系式,并利用贝塞尔函数分析了频谱分析图中解调出低频液体表面波频率的可行性,设计并实现了一套液体表面波多普勒相干检测的实验装置。结果表明,能够实时准确探测10Hz～40Hz的液体表面波参量,该方法为低频液体表面波的探测提供了新思路。