激光多普勒測速儀原理

簡介

     激光多普勒測速儀是最先采用多普勒原理，對一維到三維流動速度和粒子濃度進行同步、無接觸實時測量的世界頂尖測量儀器。它可以對以超音速、幾乎靜止不動或環流湍流中作反向流動的特性進行測量。

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頻移。這兩束光通過聚焦進入光纖，然后被傳輸到探頭。這些光經過一個聚焦透鏡在探測體內相交于一點。

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

    當流體流過探測體時，流動速度信息來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多普勒頻移，它與和這兩個光束等分線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濾和放大，然后經過頻率分析（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距離的信息；多普勒頻率提供了時間信息；由于速度等于距離除以時間，即距離乘以頻率，從而可以獲得粒子的速度信息。