激光多普勒测速仪原理

激光多普勒测速仪原理

简介

     激光多普勒测速仪是最先采用多普勒原理，对一维到三维流动速度和粒子浓度进行同步、无接触实时测量的世界顶尖测量仪器。它可以对以超音速、几乎静止不动或环流湍流中作反向流动的特性进行测量。

原理

    由布拉格单元输出的两束强度相同的光，其中一束被加了一个频移。这两束光通过聚焦进入光纤，然后被传输到探头。这些光经过一个聚焦透镜在探测体内相交于一点。

    在探测体内，由于光的干涉现象，光的强度被调整而产生干涉条纹。干涉条纹的距离是由激光的波长和两光束的角度决定的：

    当流体流过探测体时，流动速度信息来自于流体中所带的微小“播种”粒子的散射光。散射光中包含了一个多普勒频移，它与和这两个光束等分线垂直的速度分量成比例，X轴的分量如图所示。

光电探测器把光强度的波动转化成电信号，即多普勒脉冲。多普勒脉冲在信号处理器中被过滤和放大，然后经过频率分析（诸如快速傅立叶变换）确定多普勒频率。

干涉条纹的距离提供了粒子运动距离的信息；多普勒频率提供了时间信息；由于速度等于距离除以时间，即距离乘以频率，从而可以获得粒子的速度信息。