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1、流體多普勒測量技術(shù)傳統(tǒng)流體速度測量是機械探針方式：利用畢托管測量流體的總壓和靜壓，然后計算流體速度。由于測壓探針體積較大而且頻響極低，它只能用來測量流體的平均速度。后來發(fā)展起來了熱線熱膜速度測量儀，這是利用機械探針測量流體瞬時速度、湍流脈動速度的代表。但機械探針有一個很大的缺點：屬于接觸測量，會破壞流場結(jié)構(gòu)，對有些情況下無法測量。利用光學(xué)方法測量速度時，有時將由光實現(xiàn)的非接觸測量的光反射和接收部分統(tǒng)稱為光學(xué)探針。它的優(yōu)點主要是非接觸，對流場沒有影響，而且可以測量許多機械探針無法測量的地方，如旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)部流場、燃燒流場等。但光學(xué)探針需要示蹤粒子
2、，介質(zhì)需要透明，試驗件上要預(yù)留光學(xué)通道等。激光多普勒測速儀所有的英文名稱及其所寫：LaserDopplerVelocimetery:LDV;LaserDopplerAnemometer:LDA;LaserVelocimeter:LV.LDA技術(shù)是1964年由Yeh和Cummins發(fā)明的，多普勒測速技術(shù)的優(yōu)點是：原理是絕對的，儀器使用中不需要標(biāo)定；與環(huán)境溫度無關(guān)，流體的密度、粘性、化學(xué)組成對它沒有影響；測量區(qū)（探針體積）很小，具有極高的空間分辨率，儀器頻響高，可以對高度湍動的流動進行測量。1.多普勒效應(yīng)1.多普勒效應(yīng)存在一頻率為p的波源，波的傳
3、播速度為c,對于觀察者而言如果波源沒有運動，則單位時間內(nèi)接收到的波數(shù)為c/2,2為波長。當(dāng)波源存在一運動速度卩，與波傳播的方向間夾角為0,那么單位時間內(nèi)接收到的波數(shù)為c/2‘，其中久‘為波源處于運動狀態(tài)時對應(yīng)的波長。對于靜止情況，相當(dāng)于考察的波陣面移動了Vcos0的距離，即:c-Vcos?進一步化簡可得:其中％表示波源發(fā)射波傳播方向的單位矢量。多普勒原理圖對于光波而言，上述的推導(dǎo)方法的正確性值得重新考慮，但根據(jù)Einstein相對論，可以得到類似的結(jié)論：對于運動的光源,流體多普勒測量技術(shù)傳統(tǒng)流體速度測量是機械探針方式：利用畢托管測量流體的總壓
4、和靜壓，然后計算流體速度。由于測壓探針體積較大而且頻響極低，它只能用來測量流體的平均速度。后來發(fā)展起來了熱線熱膜速度測量儀，這是利用機械探針測量流體瞬時速度、湍流脈動速度的代表。但機械探針有一個很大的缺點：屬于接觸測量，會破壞流場結(jié)構(gòu)，對有些情況下無法測量。利用光學(xué)方法測量速度時，有時將由光實現(xiàn)的非接觸測量的光反射和接收部分統(tǒng)稱為光學(xué)探針。它的優(yōu)點主要是非接觸，對流場沒有影響，而且可以測量許多機械探針無法測量的地方，如旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)部流場、燃燒流場等。但光學(xué)探針需要示蹤粒子，介質(zhì)需要透明，試驗件上要預(yù)留光學(xué)通道等。激光多普勒測速儀所有的英文名稱及
5、其所寫：LaserDopplerVelocimetery:LDV;LaserDopplerAnemometer:LDA;LaserVelocimeter:LV.LDA技術(shù)是1964年由Yeh和Cummins發(fā)明的，多普勒測速技術(shù)的優(yōu)點是：原理是絕對的，儀器使用中不需要標(biāo)定；與環(huán)境溫度無關(guān)，流體的密度、粘性、化學(xué)組成對它沒有影響；測量區(qū)（探針體積）很小，具有極高的空間分辨率，儀器頻響高，可以對高度湍動的流動進行測量。1.多普勒效應(yīng)1.多普勒效應(yīng)存在一頻率為p的波源，波的傳播速度為c,對于觀察者而言如果波源沒有運動，則單位時間內(nèi)接收到的波數(shù)為c/
6、2,2為波長。當(dāng)波源存在一運動速度卩，與波傳播的方向間夾角為0,那么單位時間內(nèi)接收到的波數(shù)為c/2‘，其中久‘為波源處于運動狀態(tài)時對應(yīng)的波長。對于靜止情況，相當(dāng)于考察的波陣面移動了Vcos0的距離，即:c-Vcos?進一步化簡可得:其中％表示波源發(fā)射波傳播方向的單位矢量。多普勒原理圖對于光波而言，上述的推導(dǎo)方法的正確性值得重新考慮，但根據(jù)Einstein相對論，可以得到類似的結(jié)論：對于運動的光源,設(shè)其照射光的頻率為辦，其照射到顆粒上的散射光頻率將發(fā)生變化，其大小由下式?jīng)Q定：其中勺為入射光方向上的單位矢量，C為光速。在工程研究范圍內(nèi)有V?c,上
7、式近似可以寫為:廣=九（1-各C可見兩者最終的結(jié)論是一致的。2.LDA系統(tǒng)的多普勒效應(yīng)對于頻率為辦的單色光源照射到以速度V運動的顆粒上，那么光源可以認為是靜止的，顆粒上觀察者接收到的波長頻率f為:LDA原理圖同時，照射到顆粒上的光將有部分從顆粒表面散射到空間，從顆粒上散射的光波又如一個運動的光源，對于觀察者（探測器）所看到的散射光的頻率厶將發(fā)生變化，如上有:。其中匕為散射光的方向單位矢量。同理有—?「?—?.—??V?cV?cV?p?人二廣(1+―)=九(1——)(1+―9CCC忽略高階小量■A=九（1+卩"匕_勺））(a)如果用兩個完全相干
8、的光源同兩個方向入射到運動物體上，且關(guān)于直線z對稱（參見圖2）,可以得到S1F10上式中的為兩入射光束在物體上散射光的頻移的代數(shù)和。值得注意的是：式（8）中的頻移是
