[發明專利]用于近壁流速測量的光電流速儀及測速方法

在審

• 申請號: 202010628350.8
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111693730A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 吳锜;宋冉;劉海玲
• 申請（專利權）人: 德州堯鼎光電科技有限公司;山東大學
• 主分類號: G01P5/20
• 分類號: G01P5/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

1.用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：包括：

激光光源；

波導傳感器，其進口設置于激光光源的發射口，從進口至出口依次設置波導輸入段、分光段和合束段；波導傳感器的發散角為+/-0.1°～50°；

光電探測器，設置于波導傳感器的測面。

2.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述光電探測器的輸出信號端口與數據處理單元連接。

3.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述激光光源為集成了控制電路和驅動電路的光源芯片。

4.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述波導傳感器為波導芯片。

5.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述波導芯片的尺寸為納米到厘米級。

6.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述波導芯片的材質為高分子聚合物、III-V族化合物半導體材料、II-VI族化合物半導體材料、石英、鈮酸鋰、二氧化硅或硅。

7.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述波導輸入段為直波導或彎曲波導。

8.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光電流速儀，其特征在于：所述分光段為定向耦合器、多模干涉類分束器、Y型分束器或應用多種分束原理混合而成的分束器件。

9.根據權利要求1所述的用于近壁流速測量的光學芯片流速儀，其特征在于：所述合束段為定向耦合類合束器、多模干涉類合束器或Y型合束器。

10.用于近壁流速測量的光電流速儀的測速方法，其特征在于：包括如下步驟：

激光光源發出的激光進入波導傳感器后，激光出射到被測流場中，基于相干光干涉原理產生干涉條紋與流場中的運動粒子相互作用產生光的散射，流場中的粒子將光散射回波導傳感陣列上方的光電探測器，光電探測器將光信號轉換為電信號，電信號進入數據處理單元進行處理，即得流體流速。

在一些實施例中，所述流體流速v的計算方法為：

v＝ε/Δt，ε＝Dλ/d；

其中，Δt為數據處理單元解調出的時域信號中兩個波峰之間的時間差；D為探測距離；d為兩相干光之間的距離；ε為空間的干涉條紋間隔；λ為激光波長。