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利用激光束对储存环中双飞行时间探测器系统进行精确速度测量的特性研究
摘要： 等时性质量谱学（IMS）是用于在储存环中对半衰期短至数十微秒的奇特核素进行质量测量的强大工具。为提高质量分辨能力同时保持储存环的接收度，中国兰州重离子加速器国家实验室的储存环CSRe配备了双飞行时间（TOF）探测器IMS系统。该双TOF探测器系统能为每个储存离子提供环内回旋周期之外的附加速度信息。本文介绍了一种新方法：利用658纳米激光测距仪和短脉冲紫外激光，直接测量安装在10^-11毫巴真空腔内的两个TOF探测器之间的距离与时间延迟差。结果表明，在20×20平方毫米可测区域内，两个TOF探测器超薄碳箔间距介于18032.5毫米至18035.0毫米之间。根据实测距离，测得因信号电缆长度差异导致的时间延迟差Δtdelay1-2=99(26)皮秒。该方法使我们能通过真空光速校准储存离子速度。经推算，当前CSRe双TOF探测器系统对激光的速度分辨率为σ(v)/v=4.4×10^-4，主要受限于TOF探测器的时间分辨率。
关键词： 超高真空，超薄碳箔，飞行时间探测器，速度测量，激光测距仪，皮秒脉冲紫外激光
更新于2025-11-25 10:30:42
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基于纳米示踪平面激光散射技术的高超声速湍流边界层速度测量研究
摘要： 随着飞行器飞行速度的提高，高超声速空气动力学已成为空气动力学领域的研究热点之一。作为高超声速流中最典型的流动结构之一，高超声速湍流边界层（TBL）对优化高超声速飞行器的气动构型设计具有重要意义。同时，高超声速TBL的流动信息测量不仅有助于我们理解高超声速TBL的机理，还能为数值模拟提供充足的校准数据。
关键词： 尺度不变特征变换（SIFT）、NPLS技术、速度测量、高超声速湍流边界层
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光诱导荧光测速技术用于高超音速前缘分离研究
摘要： 首次展示了"滴状"几何结构产生的高超音速前缘分离流场速度分布的二维图谱。澳大利亚国防军学院(T-ADFA)通过多次运行高超音速风洞，采用硝酸盐荧光成像技术，在总比焓为3.8 MJ/kg的工况下获取了两个速度分量的离散测量数据。实测自由来流速度分布呈现非均匀性，推测源于激波风洞运行期间安装在紫外专用反射镜组上的载荷导致镜面偏转，轻微改变了激光片光方向。根据膨胀面产生的自由剪切层源头测定，流动分离点位于模型前缘1.4±0.2 mm处；该自由剪切层在压缩面上的再附点距模型顶点59.0±0.2 mm。分离点与再附点之间形成的循环流包含超声速逆流和亚声速流区域，后者与三个已识别的反向旋转涡位置相对应。将循环流流线图与Navier-Stokes方程和直接模拟蒙特卡洛(DSMC)代码计算结果对比显示存在流动结构差异。在接近风洞产生的流动时间条件下，由于DSMC解法能通过建模前缘强粘性相互作用和稀薄效应更准确表征分离现象，其生成的流动结构与实验结果吻合度优于Navier-Stokes求解器。主要原因是Navier-Stokes解法采用的无滑移条件预测的分离点（及相应结构）比DSMC解法更靠近前缘，这影响了表面剪应力和热流，从而导致分离下游流动结构的差异。
关键词： 速度测量、激光诱导荧光、高超音速、前缘分离、纳维-斯托克斯方程、直接模拟蒙特卡罗方法、多普勒频移
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于激光幕速度测量系统中阴影成像法的弹丸目标偏差测量研究
摘要： 在激光屏幕测速（LSVM）系统中，起始光幕与终止光幕的光电响应一致性存在偏差。当弹丸穿过光幕时，触发LSVM系统计时脉冲的弹丸超屏位置会偏离光幕实际位置（即目标偏差）。这会给弹丸速度测量带来误差，已成为影响构建更高精度光电测速系统的瓶颈问题。针对该问题，本文提出基于高速阴影成像的方法来测量LSVM系统触发计时脉冲时的弹丸目标偏差?S。采用非球面透镜组合准直红外脉冲激光形成平行光源作为系统光源。当弹丸穿过光幕时，通过专门设计的触发电路处理弹丸超屏信号，利用该信号的上升沿和下降沿分别触发相机与脉冲激光源，确保弹丸超屏图像充分曝光。该方法通过分别采集LSVM系统光幕图像与超屏弹丸图像，采用图像边缘检测技术计算目标偏差，并利用该值修正LSVM的目标距离以提高弹丸速度测量精度。
关键词： 触发、速度测量、光束准直、阴影成像、顺序控制、目标偏差测量
更新于2025-09-19 17:13:59
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大规模高超音速设施中的飞秒激光电子激发标记测速技术
摘要： 飞秒激光电子激发标记（FLEET）是一种非侵入式光学诊断技术，已证实可直接测量未掺杂空气和氮气流中的速度及其他输运特性。现已开发并部署了一套便携式FLEET系统，该系统采用单台激光器产生氮气示踪粒子，并通过单台相机实时追踪其运动轨迹。在美国空军阿诺德工程发展中心9号超高速风洞中，对该系统在未掺杂氮气流中进行高速测速的性能进行了评估。在马赫数10和14条件下，通过21次风洞运行，以1kHz重复频率分别测量了自由流和湍流边界层中的瞬时速度。FLEET测量的自由流速度与采用标准9号风洞数据处理方法计算的结果高度吻合。FLEET测量的湍流边界层速度剖面也与粒子图像测速（PIV）结果及边界层数值模拟结果良好一致。
关键词： 非侵入式光学诊断，飞秒激光电子激发标记，速度测量，FLEET技术，高超声速流
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种适用于低流量气体流中基于粒子的激光测量技术的固体颗粒播种器
摘要： 本文介绍了一种用于颗粒激光诊断技术的固体微米级颗粒气体注入装置。该颗粒播种器由一个密封容器构成，内含待播撒的颗粒，需注入的气体由此进入。通过在容器内设置电动风扇，可轻松产生精细气溶胶。实验证明：(1) 在固定风扇转速下，当气体体积流量范围为0.05-5升/分钟时，颗粒播种密度Np可维持在10-100颗粒/立方毫米范围内；(2) 在固定气体体积流量下，可通过调节风扇转速使颗粒播种密度在1-100颗粒/立方毫米范围内实现近似调控。该装置不会影响气流的体积流量。这种简易方法对需要在低体积流量气流中生成固体颗粒气溶胶的研究人员具有重要实用价值。
关键词： 粒子图像测速法、速度测量、粒子播种、激光多普勒测速仪、气溶胶
更新于2025-09-19 17:13:59
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用于相干激光测距和速度测量的快速电光开关
摘要： 3D成像技术在多个领域的应用增长推动了对光束转向技术的需求。从自动驾驶汽车到医学成像等不同领域，都能受益于高速、可调节的光束转向方法。我们推出了一种单片式亚微秒级电光开关，以解决可靠性、速度、动态寻址能力和紧凑性方面的需求。本文展示了一套实验室规模的固态激光雷达系统，该系统利用电光开关将调制相干光发射至自由空间并收集反射信号。通过相干检测反射光，我们能同时获取每个电子可寻址输出端口处目标的距离和轴向速度信息。
关键词： 电光开关、波束转向、相干激光测距、速度测量、激光雷达
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于测量玻色-爱因斯坦凝聚体中粒子速度的激光测速法
摘要： 本文研究了玻色-爱因斯坦凝聚态中原子速度测量过程的物理与工程条件。为建立粒子激光冷却过程的计量保障体系，提出基于多普勒频移测量的激光测速法——通过分析激光辐射被待冷却运动粒子散射产生的频率偏移来测定速度。研究给出了粒子激光冷却过程中的速度评估方法及激光多普勒测速的干涉模型，确定了激光多普勒风速仪的技术规范要求。研究成果为创建新型频率标准、实现玻色-爱因斯坦凝聚态及量子存储器所需的粒子激光冷却过程计量保障奠定了基础。
关键词： 玻色-爱因斯坦凝聚态、速度测量、激光多普勒测速法、粒子激光冷却
更新于2025-09-12 10:27:22
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频谱多普勒超声——逐步解析
摘要： 本文是"彩色与频谱多普勒超声基础系列文章"的第三部分，也是最后一部分。本部分重点介绍频谱多普勒超声的实际操作方法，以及如何正确获取、理解和解读频谱图。掌握其原理原理有助于避免不必要的死记硬背！
关键词： 血流，连续波多普勒，频谱多普勒超声，脉冲波多普勒，速度测量，多普勒频谱
更新于2025-09-10 09:29:36
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视频中白细胞的质心跟踪与速度测量
摘要： 自动化血细胞追踪系统具有重要作用，因为该追踪过程能反映血细胞特征并提示多种疾病。由于血细胞呈非刚性形态、其视频影像存在变异性以及血液中存在不同运动物体，血细胞追踪具有挑战性。为应对这些挑战，我们提出基于绿色星形质心（GSBC）的白细胞（WBC）追踪算法来测量其速度并绘制轨迹。该细胞追踪系统包含两个阶段：首先是白细胞检测与斑块分析，其次是通过确定白细胞质心来精细调整追踪过程，标记质心以实现进一步精准追踪，并从边界框中排除细菌。此外，系统记录并绘制了白细胞的运动速度与轨迹。实验中将光流技术与本追踪系统进行对比，结果显示本系统更具优势——光流法无法追踪白细胞，而本系统能准确识别白细胞，光流法则将所有其他物体一并识别导致无法追踪白细胞。
关键词： 轨迹分析、视频处理、细胞检测、速度测量、斑点分析、白细胞、跟踪系统
更新于2025-09-10 09:29:36