智能计数一跟踪型激光多普勒测速仪研究

　　O引言

　　激光多普勒测速仪(简称LDA)[l〕已成为测量固体表面运动速度和复杂流场流动速度的一种先进手段。但结构复杂、费用高、操作繁琐是LDA存在的主要问题，限制着该技术的普及。光电混合反馈LDA(简称OEHF一LDA)的研究,在简化LDA结构和降低仪器造价方面取得了较大进步;智能频率跟踪器的开发在简化LDA操作方面进行了尝试。然而，仔细分析两种仪器会发现它们仍存在一些不足。OEHF一LDA是一个广义的频率跟踪器，不可避免地存在跟踪稳定性的问题;智能频率跟踪器中Z80CPU即是控制中心又是数据处理中心，存在数据处理软件复杂，不能直接显示测量结果和不能监视仪器工作状态等缺点。

　　本文描述的智能计数一跟踪型激光多普勒测速仪，采用光电混合反馈技术将激光测速中的频率跟踪法与计数法有机地结合起来，不仅使LDA结构简化、仪器制造费用降低，而且解决了OEHF一LDA的跟踪不稳定的问题。在智能化方面，将280控制与IBMPC微机系统相配合，280完成控制功能，微机完成数据处理与结果显示及工作状态监视等功能。

　　1仪器的构成及工作原理

　　图1所示是智能计数一跟踪型LDA的结构原理图。由激光器、分束器和发射透镜组成双光束差动LDA光路。散射光信号由光电探测器转换成光电流信号，其频率等于光学频移量与多普勒频移的叠加。两只声光调制器在差分驱动源的驱动下，使入射激光衍射，从而得到等于驱动源输出两电信号频率之差的光学频移量。差分驱动源是以混频锁相原理构成的，它驱动声光调制器可产生以△fs=l00kHz为间距的一系列光学频移量，其值可由CPU置入和读取。固定带宽计数器提供的加、减脉冲可使频移量向上增加或向下减小一个△fs值，以实时改变光电流信号的频率。

　　固定带宽计数器堪种能i卜数跟踪塑IDA的信号处理器，它的处理带宽相对于仪器的动态测试范围很窄，而且不随被则速度变化。计数器检测出光电流信号的频率，并与所设定的上限和下限频率比较。当超出设定值时，产生减计数脉冲或加计数脉冲至差分驱动源，改变光电流信号的频率，使之又回到计数器的自处理带宽内。

　　数据采集部分是CPU控制中心得到光电流信号强度和频率、光学频移量以及多普勒频率等参数的入口CPU控制中心控制着差分驱动源、计数器、数据采集器，完成智能操作与主计算机之间的数据传送。

　　主计算机得到用户所要求的工作参数，完成数据处理、结果显示和状态监视等功能。图2是z80cPu控制程序流程及主计算机程序功能框图。