飛秒激光電子激發(fā)標(biāo)記測(cè)速方法及其在超聲速射流中的試驗(yàn)驗(yàn)證

朱志峰, 李 博, 高 強(qiáng), 李中山, 陳 爽, 陳 力, 楊富榮

(1. 天津大學(xué) 內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津 300072; 2. 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心, 綿陽 621000)

0 引 言

超聲速及高超聲速流場(chǎng)速度的精確測(cè)量對(duì)更深入地理解空氣動(dòng)力學(xué)[1]以及研發(fā)設(shè)計(jì)航空航天高性能推進(jìn)系統(tǒng)都具有十分重要的意義。目前，對(duì)于流場(chǎng)速度的研究主要有兩大類：基于探針的侵入式測(cè)量和基于激光的非侵入式測(cè)量。在超聲速流場(chǎng)之中應(yīng)用侵入式測(cè)量，對(duì)于探針的要求更加高，同時(shí)探針會(huì)破壞整個(gè)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，造成測(cè)量結(jié)果的偏差，而基于激光技術(shù)的非侵入式方法在超聲速環(huán)境下極具優(yōu)勢(shì)。

基于激光技術(shù)的測(cè)速方法大體可以分為兩類：一是利用多普勒效應(yīng)，包括激光多普勒測(cè)速(Laser Doppler Velocimetry，LDV)[2]、干涉瑞利散射(Interferometric Rayleigh Scattering, IRS)[3]及可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)[4]等；二是通過記錄示蹤粒子在單位時(shí)間內(nèi)的位移來實(shí)現(xiàn)測(cè)速，主要包括粒子成像測(cè)速(Particle Image Velocimetry，PIV)[5]和分子示蹤測(cè)速(Molecular Tagging Velocimetry，MTV)[6]等。PIV技術(shù)需要在待測(cè)流場(chǎng)之中加入示蹤粒子，示蹤粒子的直徑在微米量級(jí)。為了保證測(cè)量的精確性，示蹤粒子要有良好的跟隨性和散射性。然而，在超聲速流場(chǎng)中，由于激波的厚度很小，激波面兩側(cè)流場(chǎng)的壓力、溫度和速度變化急劇，采用PIV測(cè)量超聲速流場(chǎng)，其示蹤粒子在經(jīng)過激波面時(shí)，示蹤粒子的跟隨性可能存在問題[7-8]。MTV技術(shù)一般使用分子作為示蹤粒子，所以MTV技術(shù)可以有效地避免示蹤粒子的跟隨性問題，提高測(cè)速的準(zhǔn)確性，因此被廣泛用于超聲速及高超聲速流場(chǎng)測(cè)量當(dāng)中。Hsu[9]使用波長355 nm的激光光解NO2產(chǎn)生示蹤分子NO，實(shí)現(xiàn)了對(duì)超聲速欠膨脹射流速度的研究。目前，大多數(shù)MTV技術(shù)都需要兩束激光，一束激光用來標(biāo)記示蹤粒子，稱為測(cè)量過程的“寫”過程，在流場(chǎng)中標(biāo)記示蹤粒子得到一條信號(hào)線；在一定的時(shí)間延遲之后，利用另一束激光將標(biāo)記的示蹤粒子顯示出來，稱為測(cè)量過程的“讀”過程。目前，MTV技術(shù)常用的示蹤分子有酮類[10]和金屬分子[11]等，也可以直接利用流場(chǎng)中的分子，例如標(biāo)記OH分子的HTV技術(shù)[12]、標(biāo)記NO的VENOM技術(shù)[13]、標(biāo)記O2的RELIEF技術(shù)[14]等。

飛秒激光電子激發(fā)標(biāo)記(Femtosecond Laser Electronic Excitation Tagging, FLEET)[15]測(cè)速技術(shù)屬于MTV技術(shù)。該技術(shù)將飛秒激光脈沖聚焦，聚焦的激光會(huì)光解和電離氮?dú)夥肿赢a(chǎn)生氮原子，氮原子重新結(jié)合并產(chǎn)生處于激發(fā)態(tài)的氮分子，激發(fā)態(tài)的氮分子向低能態(tài)躍遷并輻射出長壽命的熒光，通過測(cè)量氮分子的熒光信號(hào)來獲得速度信息。飛秒激光在空氣中傳播時(shí)，當(dāng)激光能量密度超過閾值，由于非線性克爾效應(yīng)，激光會(huì)出現(xiàn)自聚焦現(xiàn)象。當(dāng)自聚焦的激光能量密度達(dá)到臨界值時(shí)，空氣發(fā)生多光子電離，形成具有散焦作用的等離子體，當(dāng)克爾效應(yīng)引起的自聚焦與等離子體導(dǎo)致的散焦達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，會(huì)形成直徑在百微米量級(jí)的光絲[16]，因此FLEET技術(shù)具有一維速度分布測(cè)量能力，且具有擴(kuò)展到二維速度測(cè)量的潛力。

普林斯頓大學(xué)Richard B. Miles團(tuán)隊(duì)[17]開發(fā)了FLEET技術(shù)，并探究了該技術(shù)在空氣流場(chǎng)進(jìn)行速度測(cè)量的原理和可行性。之后,DeLuca[18]研究了激光能量對(duì)于熒光信號(hào)以及光絲直徑的影響，同時(shí)研究了環(huán)境壓力對(duì)信號(hào)光譜的影響。Danehy[19]使用FLEET技術(shù)測(cè)量了純氮?dú)饬鲌?chǎng)速度的三個(gè)分量和加速度。Edwards[20-21]使用FLEET技術(shù)實(shí)現(xiàn)了流場(chǎng)速度和溫度的同時(shí)測(cè)量。Zhang[22]通過向純氮?dú)饬鲌?chǎng)中添加氬氣來增強(qiáng)FLEET信號(hào)的強(qiáng)度，并研究了其增強(qiáng)機(jī)理。

國內(nèi)對(duì)于FLEET技術(shù)以及其在超聲速流場(chǎng)中的應(yīng)用研究較少，因此本文針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)展開研究，擬在一定程度上填補(bǔ)國內(nèi)這方面研究的空白。研究同時(shí)使用波長266 nm的飛秒激光和激光瑞利散射技術(shù)對(duì)超聲速拉瓦爾噴管速度場(chǎng)及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量，通過對(duì)超聲速射流不同位置的速度測(cè)量結(jié)果的分析，驗(yàn)證FLEET測(cè)速方法在超聲速流場(chǎng)速度測(cè)量方面的能力和應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域相關(guān)的超聲速流場(chǎng)速度測(cè)量的潛力。

1 實(shí)驗(yàn)裝置

1.1 超聲速噴管

超聲速噴管(拉瓦爾噴管)由收縮段和擴(kuò)散段兩部分組成，亞聲速氣流流經(jīng)收縮段在喉部加速至聲速，并在擴(kuò)散段繼續(xù)加速至所需要的馬赫數(shù)[23]，得到持續(xù)穩(wěn)定的超聲速自由射流。實(shí)驗(yàn)中使用的拉瓦爾噴管設(shè)計(jì)馬赫數(shù)為1.8，噴管入口直徑14 mm，喉道直徑3.9 mm，出口直徑4.68 mm，噴管出口壓強(qiáng)0.1 MPa，氣源溫度300 K，氣源壓強(qiáng)0.7 MPa，實(shí)驗(yàn)氣體為空氣。

1.2 光路

FLEET測(cè)速實(shí)驗(yàn)使用的是鈦藍(lán)寶石飛秒激光器(Spitfire Ace, Spectra-Physics)，激光器輸出波長800 nm激光，經(jīng)過三倍頻THG(Third Harmonic Generation)產(chǎn)生波長266 nm的激光作為光源，波長266 nm激光經(jīng)過500 mm的球面鏡聚焦形成絲狀等離子體，將等離子體置于噴管中心上方1 mm處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。激光能量為340 μJ/pulse，激光脈寬為45 fs，激光頻率為1000 Hz。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，上面光譜儀測(cè)量熒光信號(hào)的光譜，下面ICCD測(cè)量熒光信號(hào)的位移。光譜儀(Acton SP-2300i, Princeton Instruments)的光柵為300 grooves/mm，閃耀波長為300 nm，狹縫為300 μm； ICCD 相機(jī)(PI-MAX3:1024i, Princeton Instruments) 的分辨率為1024 pixel×1024 pixel，相機(jī)的門寬為100 ns，相機(jī)的時(shí)間延遲為(指從激光脈沖標(biāo)記流場(chǎng)中的示蹤分子到ICCD相機(jī)開門拍攝熒光信號(hào)的時(shí)間差)1 μs。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置 Fig.1 Experimental setup

首先，實(shí)驗(yàn)利用光譜儀測(cè)量了空氣中FLEET信號(hào)的光譜，之后測(cè)量了超聲速射流軸向中心線速度變化，測(cè)量了流場(chǎng)從距噴管1 mm到21 mm處中心的速度，每隔1 mm拍攝一次標(biāo)記位置和時(shí)間延遲之后的圖像。之后分別測(cè)量了流場(chǎng)不同位置(距離射流管中心點(diǎn)的徑向距離x= 0 mm、0.5 mm、1 mm、1.5 mm)軸向速度變化和不同高度(距離射流管出口的軸向高度y=1.5 mm、4.0 mm、10.0 mm、13.5 mm、17.5 mm)的速度一維分布。最后控制時(shí)間延遲為1 μs進(jìn)行流場(chǎng)二維軸向速度分布測(cè)量。由于飛秒激光聚焦形成的是一維絲狀等離子體，測(cè)量得到的是流場(chǎng)的一維速度分布。因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持激光和相機(jī)位置不變，即激光標(biāo)記示蹤粒子的位置不變，用相機(jī)記錄標(biāo)記位置。利用步進(jìn)電機(jī)控制噴管勻速向下移動(dòng)，同時(shí)ICCD相機(jī)開始連續(xù)拍攝，一維等離子體將在流場(chǎng)軸向進(jìn)行連續(xù)掃描拍攝，相機(jī)將得到連續(xù)的不同高度被標(biāo)記示蹤粒子1 μs延遲之后的熒光圖像。噴管在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下向下走2 cm，ICCD相機(jī)正好拍200幅，得到超聲速流場(chǎng)的軸向高度從1 mm到21 mm之間的時(shí)間延遲之后的圖像，計(jì)算200幅圖片的速度，按順序排列得到超聲速的二維軸向速度分布。

本文同時(shí)使用激光瑞利散射技術(shù)對(duì)超聲速流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)量。實(shí)驗(yàn)使用Nd: YAG(Brilliant b, Quantel)納秒激光器作為實(shí)驗(yàn)光源。激光器輸出的是波長532 nm的激光，激光能量為320 mJ/pulse，頻率為10 Hz，激光脈寬為5 ns。實(shí)驗(yàn)裝置和圖1類似，只是將波長532 nm激光擴(kuò)束后聚焦成寬3 cm的激光片，激光片在垂直噴管出口上方，距出口中心3 mm。

1.3 信號(hào)光譜

圖2是在空氣中測(cè)量的FLEET信號(hào)的光譜圖。橫坐標(biāo)是波長，縱坐標(biāo)是信號(hào)強(qiáng)度，從圖中可以看到氮分子躍遷產(chǎn)生的熒光的譜線，其中N2(C3Пu)→N2(B3Пg)產(chǎn)生的熒光壽命較短，這一部分光譜可以用來研究溫度或者其它流場(chǎng)特性[20-21]。而N2(B3Пg)→N2(A3Σu+)產(chǎn)生的熒光壽命很長[24]，可以用于速度測(cè)量。

圖2 空氣中FLEET信號(hào)的光譜Fig.2 FLEET spectra in air flow

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 中心線速度

FLEET技術(shù)所測(cè)速度代表的是固定時(shí)間內(nèi)位移的平均速度，本質(zhì)上是利用極短時(shí)間的平均速度來代替瞬時(shí)速度，因此時(shí)間延遲越短，測(cè)量結(jié)果越接近瞬時(shí)速度。但延遲時(shí)間要根據(jù)流場(chǎng)的速度確定，需保證在設(shè)定的的延遲時(shí)間內(nèi)，信號(hào)走過的位移在ICCD上可以區(qū)分。圖3是超聲速流場(chǎng)不同高度在不同時(shí)間延遲后的熒光圖像，圖3(a)時(shí)間延遲是1 μs，圖3(b)時(shí)間延遲是2 μs。兩者都可以在空間上分辨出熒光信號(hào)的位移，并計(jì)算出流場(chǎng)的速度。但時(shí)間延遲為1 μs的信號(hào)強(qiáng)度要比時(shí)間延遲2 μs要強(qiáng)，信噪比更好。為了更精確的測(cè)量瞬時(shí)速度，以下實(shí)驗(yàn)的延遲時(shí)間均采用1 μs。

圖3 不同時(shí)間延遲的測(cè)量信號(hào)Fig.3 Signals in different time delays

對(duì)于超聲速自由射流，軸向方向中心線的速度變化能夠在一定程度反映流場(chǎng)的性質(zhì)。圖4是超聲速流場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及中心線速度的測(cè)量結(jié)果。圖4(a)使用紋影法測(cè)量得到的流場(chǎng)的全局結(jié)構(gòu)圖，圖4(b)是使用干涉瑞利散射技術(shù)(IRS)測(cè)量得到的流場(chǎng)中心線的速度，使用的拉瓦爾噴管和實(shí)驗(yàn)條件和本文相同，更加詳細(xì)的內(nèi)容可以從文獻(xiàn)[25]中得到。在此基礎(chǔ)之上，本文使用瑞利散射技術(shù)和FLEET技術(shù)對(duì)超聲速流場(chǎng)出口局部區(qū)域進(jìn)行了研究。在進(jìn)行瑞利散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，激光越靠近噴管，產(chǎn)生的雜散光干擾越強(qiáng)。為了減小干擾，將激光片下邊沿置于噴管上方3 mm處測(cè)量，得到流場(chǎng)高度3 mm到33 mm的結(jié)構(gòu)。圖4(c)是瑞利散射技術(shù)單次測(cè)量得到的流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)圖，圖4(d)是瑞利散射技術(shù)100次測(cè)量疊加得到的流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看到流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。流場(chǎng)上部產(chǎn)生了很強(qiáng)的信號(hào)，這是因?yàn)槌曀倭鲌?chǎng)溫度的降低造成環(huán)境中水的液化，產(chǎn)生很強(qiáng)的瑞利信號(hào)，該信號(hào)會(huì)對(duì)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的測(cè)量產(chǎn)生干擾；該流場(chǎng)中間還產(chǎn)生了兩個(gè)相互重疊的鉆石型激波，造成這種不同于傳統(tǒng)的超聲速激波結(jié)構(gòu)主要有兩個(gè)原因：1)在噴管出口邊緣，氣流的膨脹擴(kuò)張會(huì)因環(huán)境背壓迫使氣流向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而氣流在離開噴管時(shí)會(huì)有一個(gè)徑向向外的速度分量，這個(gè)速度分量會(huì)因壓力作用轉(zhuǎn)變向內(nèi)；2)噴管尖銳的喉部會(huì)在噴管內(nèi)部形成一個(gè)獨(dú)立的斜激波，這兩種因素的共同作用形成了兩個(gè)相互重疊的鉆石型激波[26]。圖4(e)是使用FLEET技術(shù)測(cè)量的流場(chǎng)中心線的速度，高度從1 mm到21 mm。隨著高度的增加，速度先變小之后逐漸變大，當(dāng)高度到達(dá)4 mm左右，速度達(dá)到第一個(gè)極大值處，之后速度迅速下降，然后速度達(dá)到極小值處后迅速上升，這樣振蕩傳播下去，在傳播過程中速度振蕩幅度是減小的。

(a) 紋影法測(cè)量的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)；(b) 干涉瑞利散射測(cè)量的中心線速度；(c) 瑞利散射技術(shù)測(cè)量的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)(單次測(cè)量)；(d) 瑞利散射技術(shù)測(cè)量的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)(100次疊加)；(e) FLEET技術(shù)測(cè)量的中心線速度圖4 超聲速流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和中心線速度Fig.4 Structure and centerline velocity of supersonic flow field

2.2 軸向速度變化和不同軸向高度y的一維速度分布

圖5(a)為超聲速射流在不同徑向位置的軸向方向的速度變化，橫坐標(biāo)為距射流管出口的軸向高度，縱坐標(biāo)為流場(chǎng)速度，x為距離射流管中心點(diǎn)的徑向距離，x=0處是噴管中心，流場(chǎng)在軸向方向是軸對(duì)稱的，所以只展示了流場(chǎng)一側(cè)的速度信息。圖5(b)為瑞利散射測(cè)量的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，黑線對(duì)應(yīng)圖5(a)中不同徑向位置x在流場(chǎng)中的位置。從圖中可以看出：在這幾個(gè)位置的速度曲線波動(dòng)趨勢(shì)是相同的，速度都是上下振蕩的。同時(shí)從圖中還可以發(fā)現(xiàn)不同位置速度振蕩的幅度不同，中心線的速度變化幅度最大。速度的振蕩主要是因?yàn)榱鲌?chǎng)中激波的振蕩，速度振蕩的幅度主要是由激波的強(qiáng)度所決定的[27]。

為了了解流場(chǎng)在不同高度一維速度分布，測(cè)量了中心線到達(dá)極值處高度流場(chǎng)的一維速度分布。圖6(a)是流場(chǎng)在不同軸向高度的一維速度分布。橫坐標(biāo)為射流管出口徑向位置，0處為噴管出口正中心，縱坐標(biāo)是速度，y為距離射流管出口的軸向高度。圖6(b)為瑞利散射測(cè)量的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，黑線對(duì)應(yīng)圖6(a)中不同軸向高度y在流場(chǎng)中的位置。從圖中可以看出：在徑向位置-2 mm和2 mm附近均出現(xiàn)了劇烈的速度變化，該地方為流場(chǎng)的剪切層，內(nèi)部為流場(chǎng)的高速區(qū)域，高速區(qū)域的寬度在不同高度出現(xiàn)變化，這是因?yàn)榱鲌?chǎng)在不斷重復(fù)地進(jìn)行壓縮和膨脹過程。在高度為4.0 mm和13.5 mm處的高速區(qū)域，速度沿徑向位置增大方向先變大后變小，在高度為1.5 mm、10.0 mm、17.5 mm處的高速區(qū)域，速度先變小后變大，均在中心附近達(dá)到極值。

(a) 軸向速度變化

(b) 徑向位置x

(a) 一維速度分布

(b) 軸向高度y

2.3 二維軸向速度分布及測(cè)量誤差

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)流場(chǎng)的二維軸向速度分布進(jìn)行了測(cè)量。圖7是超聲速流場(chǎng)的二維軸向速度場(chǎng)，整體上速度沿軸向方向呈現(xiàn)上下振蕩。圖8為超聲速流場(chǎng)軸向速度的二維分布輪廓圖，該圖像的分辨率為12.5 μm×100 μm，橫坐標(biāo)為射流管出口的徑向位置，縱坐標(biāo)為距離射流管出口的軸向高度。從圖中可以清晰地看到流場(chǎng)的剪切層，隨著高度的增加出現(xiàn)寬度的變大變小振蕩。同時(shí)流場(chǎng)與外部空氣相互作用使整個(gè)流場(chǎng)逐漸變寬，而流場(chǎng)的高速區(qū)域逐漸減小。

圖7 超聲速流場(chǎng)二維軸向速度場(chǎng)Fig.7 Two-dimensional axial velocity profile of supersonic flow field

圖8 超聲速流場(chǎng)軸向速度的二維分布Fig.8 Axial velocity contour of supersonic flow field

速度測(cè)量的測(cè)量精度是十分重要的。FLEET技術(shù)的測(cè)量精度主要被三種因素影響：信號(hào)線輪廓的物理尺寸、信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)分辨率，以及信噪比[28]。對(duì)于飛秒激光聚焦產(chǎn)生的絲狀等離子體，測(cè)量得到的FLEET線包含二維強(qiáng)度分布，精確的位移測(cè)量需要找到該線各個(gè)位置的中心。信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)分辨率及信噪比都會(huì)影響到對(duì)信號(hào)線輪廓的提取，影響到測(cè)量位移的精度，這也就是應(yīng)用FLEET技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要用適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延遲得到良好的信噪比從而會(huì)提高測(cè)量精度的原因。

本次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量誤差主要來源于位移S和時(shí)間t，對(duì)于誤差估計(jì)時(shí)可以用下面公式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

在實(shí)驗(yàn)中，位移的誤差主要由標(biāo)記位置和熒光信號(hào)位置的誤差組成，造成兩者誤差的來源相似，主要來源于測(cè)量的隨機(jī)誤差和之后利用計(jì)算機(jī)程序提取信號(hào)位置的誤差。在進(jìn)行二維軸向速度場(chǎng)重建的過程之中，先確定激光的標(biāo)記位置，之后連續(xù)單次拍攝不同位置熒光信號(hào)，因此，在位移誤差估計(jì)時(shí)，本實(shí)驗(yàn)用標(biāo)記過程的誤差來評(píng)價(jià)拍攝熒光信號(hào)過程的誤差。

標(biāo)記過程的隨機(jī)誤差通過測(cè)量50次標(biāo)記位置計(jì)算得到。圖9展示的是標(biāo)記線在各個(gè)位置的單次測(cè)量誤差，橫坐標(biāo)為標(biāo)記線對(duì)應(yīng)射流管出口的徑向位置，縱坐標(biāo)為誤差，誤差平均值為2.3 pixel，所以認(rèn)為成像信號(hào)位置的誤差為2.3 pixel；標(biāo)記過程的誤差可以通過多次測(cè)量用算術(shù)平均值表示來減小，50次測(cè)量之后的誤差是0.3 pixel，所以位移的最大誤差為2.6 pixel。由于實(shí)驗(yàn)過程中穩(wěn)定的激光以及相機(jī)系統(tǒng)精確的時(shí)間控制，可以認(rèn)為實(shí)驗(yàn)過程之中沒有時(shí)間誤差。結(jié)合公式(1)可以得到速度的最大誤差為32.5 m/s。

圖9 標(biāo)記線的單次測(cè)量誤差Fig.9 Single measurement error of the tagging line

3 結(jié) 論

本文對(duì)飛秒激光電子激發(fā)標(biāo)記測(cè)速方法進(jìn)行了研究，并成功應(yīng)用于超聲速流場(chǎng)中，測(cè)量得到了流場(chǎng)的中心線速度變化，以及流場(chǎng)不同位置的一維和二維軸向速度變化，表明了飛秒激光電子激發(fā)標(biāo)記測(cè)速方法在超聲速流場(chǎng)速度測(cè)量方面的能力，同時(shí)相較于其它的MTV技術(shù)，該技術(shù)在使用時(shí)只需要一束激光，可以簡化實(shí)驗(yàn)裝置，有潛力應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域相關(guān)的超聲速流場(chǎng)速度測(cè)量之中。

該項(xiàng)研究在國內(nèi)開展較少，在豐富國內(nèi)這方面研究的同時(shí)，還存在以下問題：1)本文重建流場(chǎng)的二維軸向速度分布的最大誤差是32.5 m/s，主要是在圖像處理提取信號(hào)位置過程中造成的，因此實(shí)驗(yàn)過程中的信號(hào)的信噪比、信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)分辨率以及提取信號(hào)輪廓的過程均會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的精確性造成影響，進(jìn)一步提高測(cè)量的精度需要在這些方面改進(jìn)。2)該技術(shù)測(cè)量的信號(hào)中包含徑向速度信息，由于很難將移動(dòng)前后的信號(hào)精確關(guān)聯(lián)起來，因此徑向速度的獲取是該技術(shù)急需解決的一個(gè)難題。分析圖3中不同時(shí)間延遲信號(hào)長度變化的趨勢(shì)，有希望將移動(dòng)前后的信號(hào)的某些特殊點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，這是該技術(shù)獲取流場(chǎng)徑向速度的一種思路，也是在未來工作中需要認(rèn)真討論和研究的。