《激光多普勒测速技术的原理和实践 第2版》求取 ⇩

目录1

译者的话1

中译本序言1

第二版序言1

第一版序言1

第一章 引论1

1.1 光学技术的内在联系2

1.2 与流体力学的关系4

1.3 历史的回顾7

第二章 光学原理13

2.1 目的13

2.2 几何光学基本定律14

2.3 几何光学定律的应用：全反射15

2.4 两束光夹角的变化16

2.5 光线通过平行壁面引起的位置变化17

2.6 三层系统中位置的变化18

2.7 光学界面造成的光波畸变19

2.8 球面及其在成象系统中的应用21

2.9 两个球面的处理22

2.10 透镜及其设计参数23

2.11 透镜系统及其解析处理24

2.12 激光多普勒测速仪中的棱镜和棱镜系统25

2.13 单色光波及其复数解析表达式26

2.14 平面单色光波27

2.15 光波性质的某些基本关系28

2.16 采用复数符号的标量光波及其解析表达式29

2.17 光波的强度30

2.18 两个光波的干涉31

2.19 条纹间距和条纹可见度32

2.20 光波的时间相干性33

2.21 光波的空间相干性34

2.22 光波的衍射，135

2.23 光波的衍射，236

2.24 光栅和衍射现象．37

2.25 偏振，138

2.26 偏振，239

2.27 偏振，340

2.28 起偏器和检偏器41

2.29 偏振棱镜42

2.30 用偏振光束观察光的干涉43

2.31 光散射，144

2.32 光散射，245

2.33 粒子的光散射和偏振效应46

2.34 运动的光源；多普勒效应，147

2.35 运动的光检测器；多普勒效应，248

2.36 利用多普勒效应测量速度的原理，149

2.37 利用多普勒效应测量速度的原理，250

2.38 光检测器：工作原理51

2.39 用作光检测器的光电二极管52

2.40 光电二极管的噪声53

2.41 光电倍增管54

2.42 光电倍增管的噪声55

2.43 结论和本章要点，156

2.44 结论和本章要点，257

第三章 散射现象和光学系统58

3.1 目的58

3.2 单个粒子的光散射，159

3.3 单个粒子的光散射，260

3.4 单个粒子的光散射，361

3.5 单个粒子的光散射，462

3.6 光散射的积分参数63

3.7 单个粒子的光散射，564

3.8 静止粒子的光散射，165

3.9 静止粒子的光散射，266

3.10 单个粒子的光散射分析，167

3.11 单个粒子的光散射分析，268

3.12 多粒子和多光束的光散射分析，169

3.13 多粒子和多光束的光散射分析，270

3.14 多粒子和多光束的光散射分析，371

3.15 多粒子和多光束的光散射分析，472

3.16 多粒子和多光束的光散射分析，573

3.17 多粒子和多光束的光散射分析，674

3.18 由两个粒子散射光造成的圆形干涉图形75

3.19 由两个粒子散射光造成的线状干涉图形76

3.20 利用干涉效应的速度测量77

3.21 光检测器信号的时间相依性78

3.22 两个粒子被一束光照射得到的激光多普勒信号79

3.23 两个粒子被一束光照射得到的多普勒信号的实验验证80

3.24 一个粒子被两束光照射得到的多普勒信号81

3.25 一个粒子被两束光照射得到的激光多普勒信号的实验验证82

3.26 两个粒子被不同光束照射得到的激光多普勒信号83

3.27 粒子被不同光束照射产生的多普勒信号的实验验证84

3.28 一个运动粒子的散射光与参考光相干涉产生的多普勒信号85

3.29 “双光束测速计”的基本光学布置86

3.30 “参考光测速计”的基本光学布置87

3.31 “双散射光测速计”的基本光学布置88

3.32 空间光强变化造成的信噪比变化89

3.33 粒子尺寸对信号品质和信号强度的影响90

3.34 不同尺寸粒子的信号品质和信号强度91

3.35 信噪比的空间分布92

3.36 多频信号造成的信号品质下降93

3.37 用于双光束测速计的光收集系统94

338 结论和本章要点，195

3.39 结论和本章要点，296

第四章 激光多普勒测速的基本原理97

4.1 目的97

4.2 激光多普勒测速仪的光学装置，198

4.3 激光多普勒测速仪的光学装置，299

4.4 激光多普勒测速仪的光学装置，3100

4.5 激光多普勒测速仪的光学装置，4101

4.6 激光多普勒测速仪的光学结构，5102

4.7 激光多普勒测速仪的光学结构，6103

4.8 激光多普勒测速仪的光学结构，7104

4.9 激光多普勒测速仪的光学结构，8105

4.10 激光多普勒测速仪的光学结构.9106

4.11 激光多普勒测速仪的光学结构，10107

4.12 激光多普勒测速仪的光学结构，11108

4.13 测速仪信号的多普勒模型109

4.14 激光多普勒信号的条纹模型110

4.15 采用固定波图形的激光多普勒信号模型111

4.16 用光程差随时间变化解释信号频率的模型112

4.17 信号品质与粒子尺寸关系的启发式解释113

4.18 信号品质与粒子尺寸的关系114

4.19 信号品质与粒子浓度的关系，1115

4.20 信号品质与粒子浓度的关系，2116

4.21 激光多普勒测速仪系统的方框图117

4.22 光源的选择，相干要求，1118

4.23 光源的选择，相干要求，2119

4.24 光源的选择，相干要求，3120

4.25 光源的选择，功率要求，1121

4.26 光源的选择，功率要求，2122

4.27 高斯光束的主要特性123

4.28 高斯光束的聚焦124

4.29 高斯光束与激光多普勒测速仪性能126

4.30 几何参数的影响，1127

4.31 几何参数的影响，2128

4.32 几何参数的影响，3129

4.33 几何参数的影响，4130

4.34 几何参数的影响，5131

4.35 几何参数的影响，6132

4.36 本章要点，1133

4.37 本章要点，2134

第五章 光学系统的元件135

5.1 目的135

5.2 光源的选择，1136

5.3 光源的选择，2137

5.4 光源的选择，3138

5.5 集成光学单元，1139

5.6 集成光学单元，2140

5.7 集成光学单元，3141

5.8 集成光学单元，4142

5.9 光学元件的选择143

5.10 光检测器的选择，1144

5.11 光检测器的选择，2145

5.12 光线的频移，1146

5.13 光线的频移，2147

5.14 光线的频移，3148

5.15 光线的频移，4149

5.16 光线的频移，5150

5.17 光线的频移，6151

5.18 光线的频移，7152

5.19 光线的频移，8153

5.20 基座信号的消除，1154

5.21 基座信号的消除，2155

5.22 频移和基座消除的结合156

5.23 结论157

第六章 信号处理引论158

6.1 目的158

6.2 电信号的特性，1159

6.3 电信号的特性，2160

6.4 电信号的特性，3161

6.5 电信号的特性，4162

6.6 对信号处理系统的要求163

6.7 频率分析法，1164

6.8 频率分析法，2165

6.9 频率跟踪法，1166

6.10 频率跟踪法，2167

6.11 计数法，1168

6.12 计数法，2169

6.13 滤波器库，1170

6.14 滤波器库，2171

6.15 滤波器库，3172

6.16 光子相关频谱法，1173

6.17 光子相关频谱法，2174

6.18 光子相关频谱法，3175

6.19 光子相关频谱法，4176

6.20 光子相关频谱法，5178

6.21 光学频率分析法，1180

6.22 光学频率分析法，2181

6.23 光学频率分析法，3182

6.24 本章要点183

第七章 频率分析法信号处理184

7.1 目的184

7.2 频谱分析法：对象185

7.3 散射光的频谱186

7.4 工作原理，1187

7.5 工作原理，2188

7.6 工作原理，3189

7.7 工作原理，4190

7.8 工作原理，5191

7.9 计数／采样：频谱分析，1192

7.10 计数／采样：频谱分析，2193

7.11 实际操作，1195

7.12 实际操作，2196

7.13 实际操作，3197

7.14 多普勒频谱的统计理论198

7.15 频谱分析仪输出的处理，1199

7.16 频谱分析仪输出的处理，2200

7.17 高湍流流动中的问题，1201

7.18 高湍流流动中的问题，2202

7.19 非均匀粒子浓度问题203

7.20 频谱分析法的优点204

7.21 频谱分析法的缺点205

7.22 一些现有的频谱分析仪206

7.23 加宽的修正，1207

7.24 加宽的修正，2208

7.25 有限渡越时间加宽，1209

7.26 有限渡越时间加宽，2210

7.27 有限渡越时间加宽，3211

7.28 由于速度脉动引起的加宽212

7.29 速度梯度加宽，1213

7.30 速度梯度加宽，2214

7.31 仪器加宽215

7.32 加宽修正的估算216

7.33 本章要点217

第八章 频率跟踪解调法信号处理218

8.1 目的218

8.2 频率跟踪法：对象219

8.3 工作原理，1：补偿外差跟踪器220

8.4 工作原理，2：压控振荡器221

8.5 工作原理，3：鉴频器222

8.6 工作原理，4：鉴相器223

8.7 工作原理，5：锁相环路224

8.8 工作原理，6：自差式跟踪器225

8.9 实际操作，1226

8.10 实际操作，2227

8.11 输出的处理228

8.12 频率跟踪法的优点229

8.13 频率跟踪法的局限性230

8.14 脱落限制231

8.15 脱落和捕获范围的限制232

8.16 动态响应限制233

8.17 跟踪范围的限制234

8.18 转换速率的限制235

8.19 最佳跟踪236

8.20 一些频率跟踪器237

8.21 加宽修正238

8.22 有限渡越时间的加宽，1239

8.23 有限渡越时间的加宽，2240

8.24 湍流和模糊频谱，1241

8.25 湍流和模糊频谱，2242

8.26 湍流和模糊频谱，3243

8.27 本章要点244

9.1 目的245

第九章 计数法信号处理245

9.2 多普勒频率测量，1：误差来源246

9.3 多普勒频率测量，2：有限持续时间加宽247

9.4 多普勒频率测量，3：.多普勒信号的解析描述248

9.5 多普勒频率测量，4：有限带宽滤波器的影响249

9.6 多普勒频率测量，5：有限带宽滤波器的影响251

9.7 多普勒频率测量，6：噪声源253

9.8 用计数技术测量频率，1254

9.9 用计数技术测量频率，2：噪声的影响255

9.10 用计数技术测量频率，3：由于有限时间分辨率引起的计时误差256

9.11 用计数技术测量频率，4：固定闸门计数引起的计数模糊误差257

9.12 用计数技术测量频率，5：固定闸门计数引起的计时误差258

9.13 频率计数器的工作原理，1259

9.14 频率计数器的工作原理，2：幅值鉴别260

9.15 频率计数器的工作原理，3：周期测量的触发电平261

9.16 频率计数器的工作原理，4：峰值检测器262

9.17 频率计数器的工作原理，5：由于噪声造成的额外过零点263

9.18 信号闪烁中明显的周期变化264

9.19 激光多普勒测速仪的时间分辨率265

9.20 信号基座的消除，1266

9.21 信号基座的消除，2：高通滤波267

9.22 信号基座的消除，3：频移法268

9.23 激光多普勒周期计时系统，1：基本部件269

9.24 激光多普勒周期计时系统，2：输入级270

9.25 激光多普勒周期计时系统，3：幅值鉴别器和过零点检测器271

9.26 多普勒周期计时系统，4：时钟频率选择272

9.27 激光多普勒周期计时系统，5：输出逻辑电路273

9.28 采用周期计时系统的测量274

9.29 通用的计数系统275

9.30 激光多普勒信号的信息量276

9.31 时平均特性，1：和粒子平均特性的关系277

9.32 时平均特性，2：连续信号278

9.33 时平均特性，3：测量体的影响280

9.34 时平均特性，4：数据采集和时间尺度282

9.35 时平均特性，5：幅值影响283

9.36 时平均特性，6：建议的采样技术284

9.37 空间变化的粒子浓度285

9.38 结论和本章要点286

10.1 目的287

第十章 散射粒子：主要特性287

10.2 对作为光散射体的悬浮粒子的要求288

10.3 对散射粒子性质的要求289

10.4 悬浮粒子的流动特性290

10.5 粒子的运动方程，1291

10.6 粒子的运动方程，2292

10.7 粒子的运动方程，3：Hjelmfelt和Mockros推导的解293

10.8 粒子尺寸范围，1：Hjelmfelt和Mockros所用的方法294

10.9 粒子运动方程，4．Chao导出的解295

10.10 粒子尺寸范围，2：Chao用的方法296

10.11 粒子运动方程，5：Al-Taweel求得的解297

10.12 离心力场中粒子的运动298

10.13 高速流中粒子的运动299

10.14 布朗运动引起的多普勒频谱加宽300

10.15 粒子浓度的限制301

10.16 利用测速仪的信号测量粒子浓度302

10.17 粒子浓度和湍流频率的分辨率303

10.18 悬浮体的凝聚304

10.19 粒子间的静电效应305

10.20 作用在粒子上的其他力306

10.21 自然存在的散射粒子307

10.22 使用悬浮体时健康方面的问题308

10.23 本章要点309

第十一章 散射粒子：发生和测量310

11.1 目的310

11.2 液流中的播粒311

11.3 悬浮体产生方法312

11.4 雾化：鼓风和超声雾化器313

11.5 雾化：压力和旋转雾化器314

11.6 粉状物的流化315

11.7 凝结：发生器的设计基础316

11.8 凝结：发生器的比较317

11.9 燃烧和化学反应318

11.10 悬浮体发生器：摘要319

11.11 用于激光多普勒测速的典型播粒材料320

11.12 粒子尺寸测量：引言，1321

11.13 粒子尺寸测量：引言，2322

11.14 粒子的收集323

11.15 光学法测量粒子的尺寸：引言324

11.16 衰减测量：均匀分布的悬浮体325

11.17 衰减测量：非均匀分布的悬浮体326

11.18 散射测量：均匀分布的悬浮体327

11.19 散射方法：非均匀分布的悬浮体328

11.20 光学粒子计数器329

11.21 利用测速仪信号测量粒子尺寸，1330

11.22 利用测速仪信号测量粒子尺寸，2331

11.23 利用测速仪信号测量粒子尺寸，3332

11.24 利用测速仪信号测量粒子尺寸，4333

11.25 本章要点334

12.1 目的335

第十二章 专用激光多普勒测速仪335

12.2 在低粒子浓度流动中的测量，1336

12.3 在低粒子浓度流动中的测量，2：产生合适的散射粒子337

12.4 在低粒子浓度流动中的测量，3：用于双光束测速仪的光学棱镜338

12.5 在低粒子浓度流动中的测量，4：光学系统的布置339

12.6 在低粒子浓度流动中的测量，5：光学系统的布置340

12.7 在低粒子浓度流动中的测量，6：组件式光学系统341

12.8 在低粒子浓度流动中的测量，7：信号处理装置342

12.9 在低粒子浓度流动中的测量，8：所需的粒子浓度343

12.10 在高粒子浓度流动中的测量，1：光学系统的布置344

12.11 在高粒子浓度流动中的测量，2：光学系统的布置345

12.12 在高粒子浓度流动中的测量，3：用于参考光测量的组件式光学系统346

12.13 在高粒子浓度流动中的测量，4：信号处理装置347

12.14 在高湍流度流动中的测量，1：由于方向模糊而产生的误差348

12.15 在高湍流度流动中的测量，2：流动方向和光学系统349

12.16 在高湍流度流动中的测量，3：带有布喇格器件的频移装置350

12.17 在高湍流度流动中的测量，4：带有布喇格器件的光学系统351

12.18 在高湍流度流动中的测量，5：没有频移时的测量误差352

12.19 高速流测量，1：小粒子的产生353

12.20 高速流测量，2：所需的功率和条纹数354

12.21 高速流测量，3：组件式光学系统和信号处理装置355

12.22 火焰的测量，1356

12.23 燃烧测量，2：粒子分布的影响357

12.24 火焰的测量，3：散射粒子对燃烧过程的影响358

12.25 同时测量两个速度分量，1：双光束测速仪359

12.26 同时测量两个速度分量，2：双散射光测速仪360

12.27 速度脉动的空间相关测量361

12.28 粒子浓度和粒子尺寸的测量362

12.29 粒子浓度、尺寸和速度的测量363

12.30 利用可见度测量粒子尺寸364

12.31 粒状两相流的测量，1365

12.32 粒状两相流的测量，2366

12.33 粒状两相流的测量，3367

12.34 激光多普勒测量的估算，1：一维测速仪368

12.35 激光多普勒测量的估算，2：一维测速仪369

12.36 激光多普勒测量的估算，3：二维（双散射光）测速仪370

12.37 激光多普勒测量的估算，4：二维（双散射光）测速仪371

12138 激光多普勒信号的估算，5：二维（参考光）测速仪373

12.39 结论和本章要点374

13.1 目的375

第十三章 基于最新测量成果评价激光多普勒测速技术375

13.2 层流流动，1376

13.3 层流流动，2：具有格特勒涡的弯曲流动377

13.4 层流流动，3：矩形弯管流动378

13.5 层流流动，4：平面对称突然扩张管道379

13.6 层流流动，5：平面对称突然扩张管道381

13.7 层流流动，6：平面对称突然扩张管道382

13.8 层流流动，7：毛细管里水和血液的流动383

13.9 层流流动，8：毛细管里水和血液的流动384

13.10 湍流流动，1：管流的相关测量385

13.11 湍流流动，2：管流的频谱测量386

13.12 湍流流动，3：完全发展的渠道流动387

13.13 湍流流动，4：射流的平均速度和脉动速度388

13.14 湍流流动，5：射流的脉动速度分量、剪应力和频谱389

13.15 湍流流动，6：方截面管道水流391

13.16 湍流流动，7：方截面管道水流392

13.17 湍流流动，8：方截面管道水流393

13.18 湍流流动，9：弯管流动394

13.19 湍流流动，10：空气分离流动395

13.20 湍流流动，11：二维凸起396

13.21 湍流流动，12：同轴有界射流398

13.22 湍流流动，13：活塞-汽缸组合体399

13.23 湍流流动，14：活塞-汽缸组合体401

13.24 超声速流动，1402

13.25 超声速流动，2403

13.26 超声速流动，3404

13.27 超声速流动，4405

13.28 透平机械内的测量，1406

13.29 透平机械内的测量，2407

13.30 透平机械内的测量，3408

13.31 燃烧系统，1410

13.32 燃烧系统，2412

13.33 燃烧系统，3413

13.34 燃烧系统，4414

13.35 燃烧系统，5415

13.36 本章要点416

参考文献417

符号表436