一种基于激光雷达的波后粒子速度场测量系统及方法技术方案

本申请涉及一种基于激光雷达的波后粒子速度场测量系统和方法，以非接触式方式探测较大区域冲击波波后粒子径向速度场，冲击波驱动及发生装置产生空气冲击波，以一定速度在空气中传播，并使空气粒子发生运动，激光雷达探测冲击波作用下空气粒子运动全过程，探测数据由数据采集装置获取，并通过数字信号处理方法，从探测数据中获取冲击波传播全过程中空气粒子的速度分布及演化信息，得出空气冲击波波后粒子速度场动态测量结果。该方法不会对冲击波场造成扰动，可用于较大区域冲击波测量场景，可同时获取粒子速度场随时间及空间两个维度的变化场。的变化场。的变化场。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的波后粒子速度场测量系统及方法


[0001]本申请涉及空气冲击波波后粒子速度场测量
，特别是涉及一种基于激光雷达的波后粒子速度场测量系统及方法。

技术介绍

[0002]冲击波是造成人员装备工事损伤的重要因素，是武器装备毁伤评估的重要参数。冲击波的波后粒子速度，是冲击波状态方程及波动方程的重要参量，如果能连续测量一段区域内的波后粒子速度分布及演化，对描述冲击波的作用及传播规律有重大意义。
[0003]随着粒子速度测量技术的发展，针对空气等流体中的粒子速度测量，出现了包括探针法、烟流法、粒子成像测速法(PIV)和激光多普勒测速法(LDA)。但是，探针法为接触式测量，可能会对冲击波场造成扰动，只能测量若干离散点的参量；烟流法为常规宏观定性测量方法，不适用于粒子速度场定量分析；PIV法能通过测量一定区域内示踪粒子的位移状态，进而通过数字图像处理获取粒子速度
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空间场，但时间分辨率和测量时长受限；LDA法能测量某一空间单元内的速度随时间的动态变化，获取粒子速度
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时间场，但无法获取同一时刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的波后粒子速度场测量系统，其特征在于，所述系统包括：同步脉冲发生装置、冲击波驱动及发生装置、激光雷达、数据采集装置和数据处理装置；所述同步脉冲发生装置，用于在预定时刻产生多路同步触发脉冲，分别输出至所述冲击波驱动及发生装置、所述激光雷达和所述数据采集装置；所述冲击波驱动及发生装置，用于在接收到所述同步触发脉冲后，产生空气冲击波；所述激光雷达，用于在接收到所述同步触发脉冲后，开始探测所述空气冲击波作用下空气粒子运动的全过程，输出探测数据，所述探测数据为射频信号；所述数据采集装置，用于在接收到所述同步触发脉冲后，采集所述激光雷达输出的探测数据；所述数据处理装置，用于通过数字信号处理方法，从所述探测数据中得到空气冲击波传播全过程中空气粒子的速度分布信息和演化信息，根据所述速度分布信息和演化信息得出空气冲击波波后粒子速度场动态测量结果。2.根据权利要求1所述的波后粒子速度场测量系统，其特征在于，所述同步脉冲发生装置，在预定时刻，输出不少于三路相互同步的触发脉冲，使各装置同步开始工作，关联各系统的本地时间。3.根据权利要求2所述的波后粒子速度场测量系统，其特征在于，所述冲击波驱动及发生装置，用于在接收到所述同步触发脉冲后，同步产生空气冲击波，包括：所述冲击波驱动及发生装置，用于在接收到所述同步触发脉冲后，同步产生空气冲击波，所述冲击波由炸药起爆或由高压气体释放形成；所述冲击波驱动及发生装置，用于通过探针法、近区传感器法获取实际产生冲击波的时刻，在数据处理时对触发时刻与实际产生冲击波的时刻之间的延迟进行时延补偿。4.根据权利要求1所述的波后粒子速度场测量系统，其特征在于，所述激光雷达，用于在接收到所述同步触发脉冲后，开始探测所述空气冲击波作用下空气粒子运动的全过程，输出探测数据，所述探测数据为射频信号，包括：所述激光雷达，用于在接收到所述同步触发脉冲后，通过双频激光源产生相干的两路光，第一路为信号光，以周期性脉冲高功率光束发射到空气中，作用于探测目标，形成携带多普勒频移信息的后向散射回光，第二路为连续参考光，与所述后向散射回光耦合，经平方率检测后输出包含两个单频光各自的频移信息的第一射频信号。5.根据权利要求1所述的波后粒子速度场测量系统，其特征在于，所述数据采集装置，用于在接收到所述同步触发脉冲后，采集所述激光雷达输出的探测数据，包括：所述数据采集装置，用于在接收到所述同步触发脉冲后，采集并记录激光雷达输出的第一射频信号，其中记录时长不小于冲击波在区域内的传播耗时。6.根据权利要求5所述的波后粒子速度场测量系统，其特征在于，所述数据处理装置，用于通过数字信号处理方法，从所述探测数据中得到空气冲击波传播全过程中空气粒子的速度分布信息和演化信息，根据所述速度分布信息和演化信息得出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健兵，孙迪峰，徐荷，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：