声光频移激光多普勒测速仪

作者：发布时间：2021-06-29 11:28:40点击：492

在科学研究和许多工程问题中，要求对于气体或液体流动的速度进行非接触测量，常用的激光多普勒测速仪(laser-Doppler anemometry,简称 LDA)的光路如图1 所示。由激光器LA输出的激光束经棱镜组BS分成两束平行光，其中一束经过布拉格盒A-0,1 级衍射光发生频移(Ω或vD)，并由光楔对 W校正方向，与另一束激光交汇在流体场中，形成运动的光栅，运动速度由(VD=Ω/2k sinθ=∧vD)式表示。当流体中的微粒通过光栅时，散射光为一串具有高斯包络的光脉冲，如图8.20所示，可以用探测器测量。对信号进行快速傅里叶变换,在频域中测出基频，就可以得到微粒对于光栅的相对运动速度△v,它等于微粒速度与光栅速度之差:

△v=v-VD,

带频移器的激光多普勒测速仪（发射部分）.jpg

微粒通过光栅时的散射信号.jpg

扣除光栅的速度就得到微粒的绝对速度v:

v=△v+VD.

当微粒反向进入测区时，相对速度等于微粒速度与光栅速度之和，这样我们就能区别微粒的运动方向。不加多普勒频移器时，微粒的运动方向是无法判别的。由于两个光束的交点与单束光的焦点重合，焦点尺寸很小，可用于对流场进行逐点测量。研究证明亚微米粒子的速度大体等于流速。激光测速仪在流体力学的研究和实验中有广泛的应用。