激光多普勒测速中平板窗口对测量体位置及形态的影响

来源：机械工程学报杂志2015年第8期北京时间：

作者：李晋, 闫清东, 魏巍, 崔骊水

单位：1.北京理工大学机械与车辆学院 北京 100081; 2.北京理工大学车辆传动国家重点实验室 北京 100081; 3.中国计量科学研究院 北京 100013

摘要：应用激光多普勒测速仪(Laser Doppler anemometer, LDA)进行内流场测试时，激光光束光轴垂直和倾斜经过平板窗口后，由于折射效应导致LDA系统测量体位置和形态发生改变，进而影响所测速度大小和方向。为了研究折射效应对测量体位置和速度方向的影响，建立激光光路经平板窗口折射的数学模型，应用此模型进行不同工况(光束入射角θ、光束半夹角α1、内流场介质折射率n3、平板厚度d和LDA探头位置)下的理论研究；为了研究折射效应对测量体形态(即条纹畸变)的影响，建立LDA标定试验系统，进行不同光束入射角试验研究。研究结果表明，控制θ在10°以内可以忽略其折射效应影响；α1对于测量体位置偏差影响较小，但对于速度偏角有一定的影响，并且α1在5°以内时可以忽略其影响；使壁面两侧折射率尽可能的接近，会减小折射效应；沿测量体长度方向，折射后的测量体条纹间距线性增加，并随着θ的增加，条纹间距趋于均匀化。

关键词：标定装置,测量体偏移,激光多普勒测速,速度修正,条纹畸变,折射效应；

基金资助：国家自然科学基金青年科学基金(50905016)和部级预研(40402060103)资助项目