激光多普勒測速儀原理

激光多普勒測速儀原理

簡(jiǎn)介

     激光多普勒測速儀是最先采用多普勒原理，對一維到三維流動(dòng)速度和粒子濃度進(jìn)行同步、無(wú)接觸實(shí)時(shí)測量的世界頂尖測量?jì)x器。它可以對以超音速、幾乎靜止不動(dòng)或環(huán)流湍流中作反向流動(dòng)的特性進(jìn)行測量。

原理

    由布拉格單元輸出的兩束強度相同的光，其中一束被加了一個(gè)頻移。這兩束光通過(guò)聚焦進(jìn)入光纖，然后被傳輸到探頭。這些光經(jīng)過(guò)一個(gè)聚焦透鏡在探測體內相交于一點(diǎn)。

    在探測體內，由于光的干涉現象，光的強度被調整而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的距離是由激光的波長(cháng)和兩光束的角度決定的：

    當流體流過(guò)探測體時(shí)，流動(dòng)速度信息來(lái)自于流體中所帶的微小“播種”粒子的散射光。散射光中包含了一個(gè)多普勒頻移，它與和這兩個(gè)光束等分線(xiàn)垂直的速度分量成比例，X軸的分量如圖所示。

光電探測器把光強度的波動(dòng)轉化成電信號，即多普勒脈沖。多普勒脈沖在信號處理器中被過(guò)濾和放大，然后經(jīng)過(guò)頻率分析（諸如快速傅立葉變換）確定多普勒頻率。

干涉條紋的距離提供了粒子運動(dòng)距離的信息；多普勒頻率提供了時(shí)間信息；由于速度等于距離除以時(shí)間，即距離乘以頻率，從而可以獲得粒子的速度信息。