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全光纤外差干涉PDV测速系统


全光纤外差干涉PDV测速系统 | 纳秒级瞬态捕捉,万米级超高速精准测量

颠覆传统测速局限,依托光纤激光多普勒干涉核心技术,专为冲击动力学、爆轰测试、超高速运动场景打造,无接触、高稳定、超高时间分辨率,解锁极端工况精准测速新方案。

本系统基于1550nm窄线宽激光外差干涉原理,通过本振光与探测光拍频解调,精准提取目标瞬时速度,覆盖10m/s~10km/s全测速区间,纳秒级时间分辨,完美适配各类高速瞬态力学测试场景,是科研实验与精密检测的核心高端设备。

 

 

一、产品概述

光纤外差式光子多普勒测速系统(PDV)是新一代全光纤非接触超高速测速设备,区别于传统LDV测速技术,采用光纤外差干涉架构,摒弃自由光路干扰缺陷,凭借窄线宽激光相干探测、高精度相位解调技术,实现对高速飞片、冲击振动、爆轰运动、杆件动态形变等瞬态目标的连续速度历程采集。
设备集成光学干涉模块、低噪声光电探测模块、高速数采模块与智能解调软件,光路稳定、抗干扰能力强、拆装调试便捷,兼顾实验室科研精度与工业测试稳定性,是冲击动力学、材料力学、爆炸力学、航空航天领域的标配精密测速系统。

二、核心工作原理

泰勒杆测试系统基于高速刚性垂直撞击、塑性区稳态扩展、变形形貌反演力学参数、动态失效模态溯源经典原理工作。设备通过精密轻气炮系统精准驱动圆柱形试样,以设定高速垂直撞击固定超高刚性靶板,试样撞击端受瞬时高压冲击产生塑性镦粗变形,未撞击端保持弹性状态,形成稳定的弹性-塑性分区结构。
试验全程通过高精度测速单元精准捕捉撞击初速度,搭配高速摄像系统记录瞬时撞击变形全过程,试验后通过三维形貌扫描精准测量试样撞击前后长度、直径、镦粗区尺寸与形变分布。依托经典泰勒撞击力学理论与动态塑性本构模型,结合变形量、撞击速度、材料密度等核心参数,精准反演计算材料动态屈服应力、动态硬化模量、冲击塑性应变等关键力学指标。同时可直观识别材料冲击开裂、层裂、花瓣式失效等典型模态,实现中高应变率下材料动态力学性能工况真实、形貌直观、参数精准、机理可溯的一体化表征。

三、核心技术优势

1. 先进光纤外差干涉技术,测量精度拉满

采用1550nm单频窄线宽光纤激光光源,依托成熟的光纤外差拍频原理,通过本振参考光与目标反射信号光精准混频,实时捕捉多普勒频移信号,搭配STFT短时傅里叶、希尔伯特相位双解调算法,有效规避传统测速噪声干扰,速度解调精准、数据连续性强。

2. 超宽测速范围,适配全场景高速工况

支持10m/s~10km/s超宽测速区间,覆盖低速振动、中速冲击、超高速爆轰飞片全场景测试需求;最大适配13MHz多普勒频移信号,搭配50MHz高带宽光电探测模块,预留充足性能余量,无测速盲区、无高频信号失真。

3. 纳秒级超高时间分辨率,捕捉瞬态过程

搭配100MS/s高速采集架构,时间分辨率≤10ns,可精准捕捉微秒级瞬态运动变化,完整还原高速目标的速度动态历程,精准抓取冲击、爆轰瞬间的速度突变细节,满足高端科研高精度数据采集需求。

4. 全光纤模块化设计,稳定易调试

全系采用FC/APC标准光纤器件,全光纤光路布局,无自由空间光路偏移问题;集成偏振调控、光功率衰减、光路隔离一体化模块,可快速优化干涉对比度;自研低噪声TIA光电转换PCB,搭配金属屏蔽结构,有效隔绝电磁干扰,适配复杂实验环境。

5. 非接触无损测量,适配各类被测靶面

纯光学非接触测量方式,无需接触被测物体,无载荷干扰、无结构损伤,可适配金属抛光靶面、镀膜靶面、硬质材料等各类被测对象,尤其适合 fragile 构件、高速运动易碎目标的动态测速。

四、核心性能参数

  • 激光波长:1550nm(工业通信级,稳定可靠、安全性高)
  • 测速范围:10m/s ~ 10km/s
  • 时间分辨率:≤10ns
  • 系统带宽:≥50MHz
  • 光路架构:全光纤外差干涉结构
  • 信号输出:50Ω标准同轴模拟信号
  • 解调方式:STFT短时傅里叶 / 希尔伯特相位高精度解调
  • 工作工况:防震、抗电磁干扰,适配实验室/冲击实验复杂场景

五、适用应用场景

专注高速、瞬态、极端工况动态测速,广泛适配各大科研与工业领域:
  • 冲击动力学测试:霍普金森压杆动态力学实验、材料冲击响应测速
  • 爆轰与爆炸力学:爆炸飞片运动、爆轰波传播、瞬态冲击速度测试
  • 航空航天科研:高速构件振动、动态形变、瞬态运动参数采集
  • 材料科学研究:新型材料动态力学性能、高速形变规律分析
  • 精密动态检测:高速运动机构瞬态速度、微振动高精度测试

六、产品价值与服务优势

相较于传统测速设备,本套PDV测速系统打破高速测速精度低、瞬态捕捉弱、环境适应性差的痛点,模块化架构便于安装、调试、维护与升级;配套自研上位机解调软件,可实时采集、自动解算、可视化输出速度历程曲线,数据可导出、可溯源,完美适配高校实验室、科研院所、军工检测机构的标准化实验需求。
支持定制化光路调试、算法优化、工况适配升级,提供全套技术方案、装配工艺、调试指导与售后技术支持,一站式解决超高速动态测速难题。
1. 全光纤PDV精密测速,纳秒级捕捉瞬态速度,赋能高端动态力学研究
2. 高速无惧、精准无差,专业级激光多普勒干涉测速解决方案
3. 从低速振动到万米秒级超高速,一台设备全覆盖动态测速需求

 

 



 

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