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《激光多普勒測速技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、現(xiàn)在流動測試技術(shù)及應(yīng)用激光多普勒測速技術(shù)一.光學系統(tǒng)1.參考光技術(shù)2.雙散射技術(shù)3.差動多普勒技術(shù)4.光收集系統(tǒng)5.光學系統(tǒng)的先擇首先我們來做一道題：求用氦氖激光器來測粒子速度為10m/s的流體的最大散謝光頻移是多少？一般光的波長為幾百nm.這里取波長為600nm.根據(jù)上面的公式，我們口頭算一下，多普勒頻移最大為35MHZ。這個值超出了光譜儀的分辨率，很難直接測出頻移量.。所以LDV不采用直接測量的方法，而是采用光學差拍技術(shù)。1參考光技術(shù)參考光技術(shù)測量流速時，可以將一束參考光直接照射到光電檢測器，同散射光束進行光學外差。要點：1）讓更多的包含速度信息
2、的散射光進入檢測器同參考光發(fā)生相干作用。這是由產(chǎn)生光散射的測量體尺寸所決定的。2）通常要控制照射光束和參考光束的光強比。3）參考光不一定要穿過測量區(qū)。應(yīng)用：實驗室里液體流動測量以及散射光來自固體表面的情況。由于總散射光只有與參考光束同向的一小部分才對信號的獲取有貢獻，因此它的可用光闌受到嚴格的限制；也不適用于示蹤粒子較低的情況；達到的信噪比也不理想。不廣泛使用。2.雙散射技術(shù)它是利用束入射光在兩個不同方向上的散射光進行光學外差，從而獲得多普勒頻移。由得得從而可知：雙射光的多普勒頻移只取決天兩束散射光的方向，與入射光的方向無關(guān)。優(yōu)點：可以利用幾個方向接
3、收到的散射光同時測量多個速度分量，便于實現(xiàn)多維測量。不足：增加了光束組合單元，并且組合單元的孔徑與頻移裝置的孔徑匹配不容易協(xié)調(diào)。不多見。3差動多普勒技術(shù)來自激光器的兩束照明光由透鏡聚集到一個小的測量體，從運動微粒發(fā)出的散射光被聚焦到光電檢測器上。由于兩部分散射光同時到達檢測器，差拍后得到和兩個散射角相對應(yīng)的多普勒頻移。由得多普勒位移從上面可知差動多普勒技術(shù)的多普勒頻移只取決于兩束入射光的方向，與散射光的方向無關(guān)。接收器可以很好的擺放；可采用大的立體收集角以提高散射光功率。穩(wěn)固性易調(diào)整性在低濃度時，采用條紋圖來解釋差動技術(shù)的工作情況。兩束光相交的區(qū)域存
4、在干涉條紋，當粒子通過干涉條紋時，粒子被明暗交替地照亮，光電檢測器上就產(chǎn)生了光強的調(diào)制。由光學理論：從而粒子穿越明暗條紋的頻率：它與前面得到的表達式具有完全相同的意義。要求在低粒子濃度情況下：1）入射光在相交時盡可能多的重疊；2）粒子盡可能穿過條紋區(qū)的中心；3）相交光束強度盡可能相等；4）粒徑對條紋間距來說足夠小。名詞：基底：信號強度變化的低頻分量附加到差動多普勒閃爍上。多普勒信號與基底之比表示信號的質(zhì)量。基底的不確定性會產(chǎn)生測量誤差.。我們就要采用電子學方法濾掉它。要求：多普勒信號頻率與基底頻率的比值要足夠大。通常采用渥拉斯通棱鏡或者方解石棱鏡。優(yōu)
5、點多多：收集散射光的檢測光闌范圍寬；測量低粒子濃度時的信噪比高；不足：信號只能由相交區(qū)里的粒子產(chǎn)生。采取方法：把相交區(qū)的散射光準確地聚焦到放置在像平面處的光闌上，避免散射光分開；采取大的光闌；選取有利的散射方向。4.散射光收集方式前面已經(jīng)提到在與入射光相同的方向上散射光光強最強。但是散射光收集時經(jīng)常受到光學元件的布置和實際尺寸的限制，無法利用前向散射光，因而應(yīng)用中選擇不同的角度對散射光進行收集。名詞：前向式收集光系統(tǒng)；后向式收集光系統(tǒng)；側(cè)向式收集光系統(tǒng)(如圖)5.光學系統(tǒng)的選擇光學系統(tǒng)選擇考慮因素：所需的速度分量；空間分辨率；在合適的光學通徑條件下所
6、要達到的精度；粒子的尺寸和濃度等。前提：必須為信號處理提供足夠高的信噪比。綜合分析三種技術(shù)的優(yōu)點和局限性，選擇合適的光學系統(tǒng)。一般優(yōu)先考慮差動多普勒系統(tǒng)，前向式收集光系統(tǒng)。謝謝觀看請點評
