基于激光多普勒的水流速测量
激光多普勒流速测量技术讲解
激光多普勒流速测量技术激光多普勒流速测量技术(ＬＤＡ)是用来测量气体或液体流速的。
这项技术与传统的测量技术相比具有显著优势，它可以精确测量许多不同粒子的速度，而不需要另外的仪器校正。
这项测量技术是非侵入式的，具有很高的频率响应和大的动态范围。
ＬＤＡ技术常应用在蒸汽流测量、风洞湍流测量和内燃机燃料流测量当中。
Ｃｏｍｐｕｓｃｏｐｅ８２Ｇ数据采集卡已被证明非常适用于ＬＤＡ系统数据的采集、存储和传输。
１LDA原理系统采用连续调制激激光多普勒流速测量技术(ＬＤＡ)是用来测量气体或液体流速的。
这项技术与传统的测量技术相比具有显著优势，它可以精确测量许多不同粒子的速度，而不需要另外的仪器校正。
这项测量技术是非侵入式的，具有很高的频率响应和大的动态范围。
ＬＤＡ技术常应用在蒸汽流测量、风洞湍流测量和内燃机燃料流测量当中。
Ｃｏｍｐｕｓｃｏｐｅ８２Ｇ数据采集卡已被证明非常适用于ＬＤＡ系统数据的采集、存储和传输。
１ LDA原理系统采用连续调制激光，激光被分成两束，先经光学系统聚焦后相互垂直入射到粒子流中。
在两束激光交叉处便产生了干涉图样。
激光束的后向散射经过接收光学系统后聚焦在探测器上，再由探测器实现光电转换。
ＬＤＡ原理示意图如图１所示。
２干涉图样为了研究光电探测器接收到的信号，必须知道两束光在交叉点产生的干涉图样。
如图２所示，被测对象是一个椭球体表面对应的干涉图光强分布，光强最大的分布点在干涉图的中心。
需要指出的是?当光束角度Ｋ减小时?被测对象将会远离聚焦光束?它的长度将增加而宽度减小。
就像前面提到的那样?信号是由粒子经过干涉图样反射的散射光组成，变化的振幅代表了每个干涉图光强的变化。
多普勒脉冲串的频率称为多普勒频率。
该频率与干涉图空间常数（ｄｆ）相乘可用来测量速度。
从图３可以看出，干涉图空间常数（ｄｆ）是由激光波长（λ）除以光束反射角（Ｋ）正弦的２倍得到。
由于激光波长可以精确测量（精确到０．０１％），因此采用ＬＤＡ技术可以非常精确地测量流体速度。
利用激光多普勒效应测流体的流速 最终版
利用激光多普勒效应测流体的流速指导老师：曾育峰参赛学生：刘倩蔡艺生王宇松陆泽璇林乐鑫利用激光多普勒效应测流体的流速[摘要] 在基于流体中的微粒对激光产生多普勒效应的基础上，自制激光多普勒流速仪，经过特定的处理电路，以达到测量流体流速的目的。
利用光外差探测法实现多普勒频移的测量，并利用光电探测器进行接收和转换，通过电路模块进行数据收集和处理后，利用频率计显示其频率差，最后用单片机自动化处理数据并显示水速。
作品还加入了电脑仿真技术模块，以便更直观的观测水管中水流流速的动态变化情况。
该作品原理突出、观测直观，实现对流体流速的测量。
[关键词]激光多普勒流速光外差法一、激光多普勒效应测速的原理分析1、多普勒效应当波源和观察者存在相对运动时，观察者接收到的波，其频率会偏离波动本来的频率。
相向运动，频率升高；相背运动，频率则降低，而且相对运动速度越大，这种频率偏移也越大，这种现象称为多普勒效应。
多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。
2、激光多普勒效应测速原理激光多普勒效应测速是利用流体在光场中的多普勒效应来测量流体的流速。
这是一种非接触测量方法，只需要把光波送至测量点处，对流体没有干扰。
激光多普勒效应测速还可以精确地控制被测空间大小，通过控制光束,光束在被测点处聚焦成为很小的测量体，可获得分辨率为20～100Lm 的极高测量精度。
除此之外，激光多普勒效应测速具有输出信号频率与速度成线性关系的优点，并能覆盖很宽的速度范围。
从原理上讲，其响应没有滞后，能跟得上湍流的快速脉动，能同时测定流体的大小和方向。
假设液体中微粒流动的速度为v，照射在微粒上的光为平面单色光波，波v,光速为c，一般v要比c小得多。
根据相对论理论，微粒相矢量为k，光频率对于光波运动，微粒散射光的频率因多普勒效应而发生频移。
微粒散射光的频率v 应为：θcos 10cvv v -='其中θ为光波波矢量与微粒速度矢量间的夹角。
如何利用多普勒测速仪进行水流测量
如何利用多普勒测速仪进行水流测量简介：水流测量在工程领域中具有重要的意义，它涉及到水利、环境、航运等多个领域。
在过去，人们通常使用传统的测流杆等设备进行水流测量，但这些方法存在一些局限性。
随着科技的发展，多普勒测速仪越来越被广泛应用于水流测量中。
本文将介绍如何利用多普勒测速仪进行水流测量，并探讨其应用前景及局限性。
一、多普勒测速仪的原理及工作方式多普勒测速仪（Doppler velocimeter）是一种利用多普勒效应来测量物体速度的仪器。
其原理是通过利用声波或激光器发射出的波束，对流体中的悬浮颗粒或气泡进行观测，从而获取到流速信息。
多普勒测速仪的工作原理是通过接收散射回来的波束，然后分析回波的频谱变化来计算流速。
当波束与运动的颗粒或气泡相交时，由于多普勒效应的存在，散射回来的波束频率会发生偏移。
根据频率偏移的大小，可以计算出流速的大小。
二、多普勒测速仪的应用领域多普勒测速仪在水流测量中有着广泛的应用。
首先，它可以用于河流、湖泊和水库等自然水体的流量测量。
传统的测流杆方法需要人工搬运设备到测点进行操作，效率较低且容易受到外界干扰。
而多普勒测速仪则可以通过远程观测，无需直接接触水面，大大提高了测量的效率和准确性。
其次，多普勒测速仪还可以应用于航运领域。
船舶的航行速度是航运管理和航海安全的重要指标，传统的速度测量方法存在一定的困难。
而多普勒测速仪可以通过测量悬浮颗粒的速度，从而精确测算船舶的行驶速度，为航行提供重要参考。
此外，多普勒测速仪在河工、水利工程建设和水产养殖等领域也有着广泛的应用。
例如，在水利工程建设中，需要了解水流的速度和方向，以便进行合理规划和设计。
而多普勒测速仪可以提供准确的流速信息，辅助工程师们进行决策和计算。
三、多普勒测速仪的局限性及挑战多普勒测速仪虽然在水流测量中具有诸多优势，但也存在一些局限性和挑战。
首先，多普勒测速仪通常需要一定的专业知识和技巧，对操作人员的要求较高，需要进行专门的培训。
激光多普勒流量计流体流速测量
激光多普勒流量计流体流速测量激光多普勒流量计是一种常用于实时测量液体或气体流速的仪器。
它利用激光束经过流体时的散射效应进行测量，精度高、响应速度快、使用便捷，因此在工业领域得到广泛应用。
本文将介绍激光多普勒流量计的原理、特点、应用以及未来发展趋势。
一、原理激光多普勒流量计的工作原理基于多普勒效应。
当激光束穿过流体时，流体中的颗粒会向激光束方向发射散射光，并且由于液体或气体流速的影响，散射光的频率发生改变。
根据多普勒效应的原理，可以通过测量散射光的频率变化来计算流体的流速。
二、特点1. 高精度：激光多普勒流量计具有很高的测量精度，可以达到0.5%的误差范围，适用于对流速精度要求较高的场合。
2. 快速响应：激光多普勒流量计的响应速度非常快，可以实时监测流速变化，满足对流体流速实时性要求的场景。
3. 安装便捷：激光多普勒流量计的安装非常简单，只需将其安装在管道或管道外壁上，不需要改变管道结构，减少了施工成本。
4. 适用范围广：激光多普勒流量计适用于各种介质，如液体、气体，可以满足不同领域的流量测量需求。
三、应用1. 工业领域：激光多普勒流量计在石油化工、电力、冶金、制药等行业中被广泛应用，用于实时监测管道中的液体或气体流速，确保生产过程的安全和稳定。
2. 环境监测：激光多普勒流量计可以用于水资源管理、污水处理、环境监测等领域，通过监测水流速度或气体流速来评估环境状态，提供科学依据。
3. 海洋科学：激光多普勒流量计可以应用于海洋科学领域，用于测量海洋中的流体流速，了解海流运动规律，对海洋生态环境进行评估和保护。
四、未来发展趋势激光多普勒流量计在流速测量领域的应用前景广阔。
随着科技的进步，激光多普勒流量计的精度和响应速度将进一步提高，使其在更多领域中得到应用。
另外，随着无线通信技术的发展，激光多普勒流量计将更加便捷地与其他设备进行连接，实现数据的实时传输和分析。
总结起来，激光多普勒流量计作为一种常用的流速测量仪器，具有高精度、快速响应、安装便捷和适用范围广的特点，被广泛应用于工业领域、环境监测和海洋科学等领域。
基于二维激光多普勒测速仪测量低压流场速度
2024年第2期品牌与标准化【基金项目】本文受自然科学基金-科市联合项目“基于LDV 测速技术的现场风量测量方法及应用研究”（2022JJ90052），自然科学基金-科市联合项目“便携式高精度风量计量标准装置的研究”（2023JJ60534）资助。
0引言近年来，低压流体力学研究在能源、航空航天、化工等领域得到了广泛应用。
低压流场中的速度分布对于流动特性的理解和优化设计具有重要意义。
因此，准确测量低压流场中的速度分布成为研究的关键问题。
基于激光多普勒测速仪（Laser Doppler Velocimetry ，LDV ）的测速技术（以下简称“LDV 技术”）是一种非侵入性、高精度的流场速度测量技术，能够实时测量流场中各个位置的速度分布。
LDV 技术通过激光散射原理，利用多普勒效应测量流场中散射粒子的速度，从而获得流场速度信息。
相比其他测量方法，LDV 技术具有高精度、高灵敏度和无干扰等优点。
目前对于低压流场速度测量的研究还相对较少。
因此，本研究将基于LDV 技术对低压流场中的速度进行测量，并探究其速度分布规律。
这项研究可以使我们更加深入地了解低压流场的流动特性，为相关领域的研究提供重要的参考依据。
1二维LDV 技术简介1.1二维LDV 原理二维LDV 利用激光束照射到流场中的微粒，这些微粒会散射光线，被接收到的光线频率会发生变化，然后根据多普勒Measurement of Low-pressure Flow Velocity Based on Two-dimensionalLaser Doppler VelocimeterYIN Xinhao ,ZHOU Yan ,ZHU Ning ,CHEN Weijiao ,PENG Xizhen(Hunan Institut of Metrology and Test,Changsha 410014,China)Abstract :Understanding the velocity distribution in low-pressure flow fields is of significant importance for the understanding and optimization design of flow ser Doppler velocimetry is a non-intrusive,high-precision method for measuring flow velocities,capable of real-time measurement of velocity distributions at various locations in the flow field.This research will measure the velocity in the low-pressure flow field based on the laser Doppler velocimetry technology and explore the rules of velocity distribution,providing important reference for research in related fields.Keywords :two-dimensional LDV;low pressure;flow distribution;velocity measurement基于二维激光多普勒测速仪测量低压流场速度尹鑫昊，周艳，朱宁，陈炜骄，彭曦真（湖南省计量检测研究院，湖南长沙410014）【摘要】低压流场中的速度分布对于流动特性的理解和优化设计具有重要意义。
基于激光多普勒测速的波流流速测量系统、水洞式游泳机系统及速度
专利名称：基于激光多普勒测速的波流流速测量系统、水洞式游泳机系统及速度校正方法
专利类型：发明专利
发明人：沈熊,郁漫天,沈小钧
申请号：CN201710967333.5
申请日：20171017
公开号：CN108801584A
公开日：
20181113
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开一种基于激光多普勒测速的波流流速测量系统、水洞式游泳机系统及速度校正方法，其可准确测定波浪水流速度和速度分布，为标定游泳机泳速显示和评价游泳机性能提供可靠依据。
包括动力箱、主流区、分成两路的回流管道，在发射/接收光单元前端安装有带密封窗口的导光管，其透过波浪水面，将激光束照射到主流区形成测量体并能接收测量体的散射光，实现LDV流速测量；测量体反光镜将后向散射光转变为前向散射光，极大提高了接收散射光强度；采用小功率半导体激光器，无需人工添加粒子，也能得到良好的信噪比。
本发明可用于具有波浪自由面的流速测量场合，如大型波槽、水洞式游泳机、船舶航行速度等，这是现有其它流速测量技术难以企及的。
申请人：沈熊
地址：100085 北京市昌平区回龙观龙禧苑五区8-3-301
国籍：CN
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如何利用多普勒测速仪进行水体流速测量与分析
如何利用多普勒测速仪进行水体流速测量与分析多普勒测速仪是一种常用于测量水体流速的仪器。
它利用多普勒效应原理，通过测量水流对传感器发射的声波的频率变化，可以计算出水体的流速。
这种测速仪既可以用于自然水体的流速测量，也可以用于工程建设中的水流监测与分析。
本文将探讨如何有效地利用多普勒测速仪进行水体流速测量与分析。
首先，要准确使用多普勒测速仪进行水体流速测量，需要选择适当的测量点和合适的安装位置。
尽量选择水体流速较稳定的区域，避免测量误差。
在安装多普勒测速仪时，需要确保传感器与水流方向垂直，以获得较准确的测量结果。
此外，还需注意避免测量点处存在障碍物，以免影响声波的传输。
其次，为了确保测量的准确性，需要进行校准。
校准过程涉及到多普勒测速仪的工作频率和声速等参数的确定。
可以通过与已知流速的对比测量进行校准，或者使用标准校准装置进行。
校准后的多普勒测速仪可以更加准确地反映水体的实际流速。
在测量过程中，多普勒测速仪需要发送声波信号并接收回波信号。
根据回波信号的频率变化，可以计算出水流速度的大小和方向。
这些数据可以实时显示在仪器的屏幕上，也可以通过连接电脑进行数据记录和分析。
除了测量水体的流速，多普勒测速仪还可以用于对水流的变化进行分析。
通过连续测量，并将数据记录下来，可以获得水体流速的时间序列数据。
这些数据可以用于分析水流的变化规律，探究季节变化、洪水泛滥等自然现象对水流的影响。
此外，多普勒测速仪还可以用于工程建设中水体流速的监测与分析。
在进行水利工程、港口建设等项目时，及时准确地测量水流速度对项目的安全和顺利进行至关重要。
多普勒测速仪可以提供实时的水流信息，帮助工程师和技术人员监测水体的流速，并及时采取相应的措施。
此外，多普勒测速仪还可以结合其他测量仪器使用，实现更全面的水文监测。
比如，可以与水位计、气象站等设备联动，同时记录水体流速、水位和气象数据，以便进行更综合、准确的水文分析。
在使用多普勒测速仪进行水体流速测量与分析时，还需要注意一些常见问题。
激光多普勒流量计的使用技巧
激光多普勒流量计的使用技巧激光多普勒流量计是一种常用的非接触式流量测量工具，它利用激光束对流体中的颗粒进行测量，从而得到流体的流速和流量等参数。
在各种工业领域中，激光多普勒流量计具有广泛的应用，如水处理、石油化工、自动化控制等。
本文将为您介绍激光多普勒流量计的使用技巧，帮助您更好地使用和维护这一设备。
一、选择适当的安装位置激光多普勒流量计的安装位置对于测量结果的准确性至关重要。
首先要避免安装在有较强干扰源的地方，如电机、强磁场等设备周围。
同时，也要尽量避免在高温或低温环境下安装，这可能造成测量结果的偏差。
此外，还要确保安装位置的流体流动稳定，避免有空气泡、固体颗粒等物质干扰流体的流动，从而影响测量结果的准确性。
二、合理设置参数在使用激光多普勒流量计之前，需要根据实际情况进行参数的设置。
首先是激光波长设置，波长的选择要与流体中颗粒的尺寸相匹配，通常来说，波长越小，对小尺寸颗粒的测量效果越好。
其次是测量距离的设置，根据流速和颗粒浓度来确定合适的测量距离，以获取更精确的测量结果。
最后是采样频率的设置，通过采样频率的调整，可以平衡测量的精度和测量所需的计算资源。
三、正确操作设备在使用激光多普勒流量计时，需要注意设备的正确操作方法。
首先，在启动设备之前，应确保设备处于稳定的工作状态，同时还要检查设备的传感器和光学元件是否干净，以免影响测量的准确性。
其次，在进行测量时，要保持流体的流动稳定，防止产生涡流或湍流，这可能干扰测量结果。
另外，在测量过程中，要根据实际需要及时调整设备的参数，以获得更准确的测量结果。
四、定期维护和校准激光多普勒流量计的长期使用会导致设备的性能衰减，因此需要定期进行维护和校准。
首先要保持设备的清洁，定期清洁传感器和光学元件，以确保测量结果的准确性。
其次，要进行定期校准，校准时应使用标准样品进行比对，校正设备的偏差。
另外，需要注意的是，在进行校准时，要使用与实际应用环境相似的流体进行校准，以获得更准确的校准结果。
使用多普勒激光测速仪进行流体动力学实验的方法
使用多普勒激光测速仪进行流体动力学实验的方法流体动力学是研究流体在运动中的力学特性的学科，它在各种工程领域中起着重要的作用。
为了深入了解流体的流动特性，科学家们经常需要进行实验研究。
而多普勒激光测速仪是一种常用的实验仪器，可以帮助我们获取流体动力学实验中的数据，并从中分析流体的速度和流动模式。
多普勒激光测速仪是一种基于多普勒效应的测速仪器，使用激光束照射流体中的颗粒，并通过测量激光束的频率变化来计算流体的速度。
这种测速仪的原理较为复杂，但操作起来相对简单。
下面将介绍使用多普勒激光测速仪进行流体动力学实验的方法。
首先，需要准备一个实验装置。
这个装置通常包括一个容器，用于储存流体，以及一些流体注入和排出的设备，可以控制流体的流动。
此外，还需要安装一个多普勒激光测速仪，它通常由一个激光发射器、一个光学透镜和一个接收器组成。
接下来，将实验装置放置在一个稳定的平台上，并准备好要进行实验的流体。
可以选择不同种类的液体或气体作为实验对象，根据不同的需要选取合适的流体。
然后，将多普勒激光测速仪安装在合适的位置上。
通常，激光发射器和接收器的位置需要精确调整，以确保激光束可以准确地照射到流体中的颗粒，并能够接收到反射回来的光信号。
在进行实验之前，还需进行一些校准工作，以确保多普勒激光测速仪的精确度和准确性。
这个过程通常需要使用一些已知速度的标准物体进行校准，比如旋转的圆盘或移动的纸片。
通过与标准物体的比较，可以检验多普勒激光测速仪的测速精度。
校准完成后，就可以开始进行实验了。
首先，打开多普勒激光测速仪的电源，并调整一些设置参数，比如激光的功率和扫描速度。
然后，将流体注入实验容器中，并启动流体的流动。
注意，流体的流速和流量需要根据实验的需求进行调整。
同时，使用多普勒激光测速仪照射流体中的颗粒，并记录下反射回来的光信号。
根据光信号的频率变化，可以计算出颗粒的速度和流体的速度。
这些数据可以用来研究流体的流动模式和速度分布。
ldo的ft测试原理
ldo的ft测试原理
LD-FT测试（Laser Doppler Flowmetry Test）是一种非侵入性
的生物医学测试方法，用于测量皮肤或组织的微循环情况。
其原理是基于多普勒效应，即激光束发射到组织上，被组织散射后返回，其中一部分经过频移。
通过测量这种频移，可以得到组织中血液流动的速度和血流量的信息。
具体的原理步骤如下：
1. 发射激光束：使用具有特定波长和功率的激光器，将激光束照射到被测皮肤或组织上。
2. 组织散射：激光束被组织散射后返回，散射光与激光器初始发射的光发生干涉。
3. 多普勒频移：组织散射部分的光子经过频率变化，在返回时会发生多普勒频移。
4. 接收和处理信号：使用特定的探测器接收经过频移的光信号，并将其转化为电信号进行处理。
5. 分析和计算：通过分析处理后的电信号，可以获得组织中血液流速和血流量的信息。
6. 结果显示：将分析计算后的结果以图形或数字的形式显示出来，用于评估皮肤或组织的微循环情况。
LD-FT测试可以用于评估患者的血液循环状况，例如对于心
血管疾病、糖尿病、血压异常等病症的早期诊断和监测有一定的帮助。
该测试方法非侵入性，操作简便，且能够提供非常精确的血流数据，因此在临床和科研领域广泛应用。
利用多普勒雷达进行水流测绘的步骤和注意事项
利用多普勒雷达进行水流测绘的步骤和注意事项引言：水流测绘是一项重要的工作，对于水资源管理、水环境保护以及水利工程建设具有重要的意义。
而利用多普勒雷达进行水流测绘是一种常见且有效的手段。
本文将介绍利用多普勒雷达进行水流测绘的步骤以及需要注意的事项。
一、了解多普勒雷达原理在进行水流测绘之前，首先需要了解多普勒雷达的工作原理。
多普勒雷达通过发射出的脉冲信号与水体中的颗粒（例如悬浮物、气泡等）发生散射，通过回波信号的频率变化来判断水流速度。
因此，掌握多普勒雷达的原理是进行水流测绘的前提。
二、选择适当的多普勒雷达设备多普勒雷达设备种类众多，根据实际需要选择合适的设备非常重要。
通常情况下，需考虑以下因素：测量范围、测量精度、功耗、可靠性等。
不同的水域条件和测量目的，对设备性能的要求也有所不同。
因此，在选择多普勒雷达设备时需要综合考虑实际情况。
三、选择合适的安装位置多普勒雷达的测量范围受到水体中颗粒的浓度和水体深度的影响，因此，在安装多普勒雷达时需要选择合适的位置。
一般来说，多普勒雷达应安装在水流速度相对较大的区域，如河道中的深槽区域或弯道处。
此外，还需要考虑雷达与岸边的安全距离，以免影响测量结果。
四、仔细设置多普勒雷达参数在进行水流测绘之前，需要根据实际情况仔细设置多普勒雷达的相关参数。
例如，需要选择合适的发射频率和脉冲重复频率，以及调整脉冲宽度和射频功率等。
同时，还需要根据实际需要进行数据采集周期的设置，以获取准确的测量数据。
五、实施测量和记录数据在进行实际的水流测绘工作时，需要按照预先设计的测量方案进行操作。
通常情况下，可以选择测量断面或者沿着水流方向进行连续测量。
在测量过程中，要保持雷达设备的稳定，避免外界因素对测量结果的影响。
同时，还需要及时记录测量数据，并进行标记，以便后续的数据处理和分析。
六、数据处理和分析测量得到的原始数据需要进行处理和分析，得到最终的水流速度和流向等参数。
通常情况下，可以利用专业的水文软件进行数据处理，通过插值、平滑等方法提取有用的信息。
基于激光多普勒的水流速测量
理，更好理解。
下转第 ３５页
图 １ 双光束 －双散射光路示意图
图 ２ 频移和电压示意图
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图 ３ 时间和电压关系示意图
的保障资源能够满足系统平时的战备完好性和战时的使用要求的能 力。评价系统保障性的保障性参数通常分为３类： 保障性综合参数、 保障性设计特性参数和保障系统及保障资源参数。在评价某型装备 保障性时用到的指标有：
２ 测量原理
双光路 －双散射模式测速仪是利用同 一激光作为光源，发出的光束经过分光镜 分为两束，其中一束经平面镜反射，使两束 光平行且间距在 ２ｃｍ 左右，然后经凸透镜 汇聚相交一点，被测量水流通过玻璃管流 过交点，光束后经过一凸透镜汇聚，光电接 收器接收水中示踪粒子散射的光，经过后 续电路处理，测出频移即可根据公式算出 水流速。为得到更准确的测量结果，一般在 水中添加一些示踪粒子。其粒子直径不宜 太大，大了和水流的跟随性不理想，也不易 太小，小了对光的散射不强，信号就很弱。 根据理论计算可选用直径 １０μ ｍ 粒子。
１８７９０６）Ｔ 将上面的熵权 ω ＝ （０．１８１９１，０．１６１３７７，０．１６６１７２，０．１８２０５６，０．１５０７８８，０．
１５７６９７）Ｔ 按（７）式与专家权重η ＇进行合成，得出最终的综合权重为： η ＝ （０．２０５２７１，０．１７４３８２，０．１６４８５６，０．１５８７１１，０．１１９２９７，
２．１ 光路设计 其光路图如图 １。 利用这种模式用两束不同方向的入射 光在同一方向上的三散光汇聚到光检测器 中进行外差而获得多普勒频移。在这种模 式中多普勒频移只决定于两束光的入射方 向，而与散射方向无关。这是双光束－双散 射模式的重要特点，因此光接收器可以放 在任意位置，而且可以采用大的手机立体 角以提高散射功率。入射光系统可以制成 集成化光学单元，大大提高光学系统的稳 定性和以调节性。目前双光束 －双散射模 式在已经实用的测量仪中被广泛应用。
激光多普勒流体速度测量
激光多普勒流体速度测量06级11系姓名:赵海波学号：PB06210381实验目的: 1.应用光学元件组装干涉光路2.测量流体运动的速度实验原理：由激光器发生的激光由半透半反镜分成两束，由透镜聚焦于石英管的中间，被水银中的镀银玻璃珠散射。
由于水流具有一定的速度，因此散射后的光线频率会发生改变。
根据多普勒效应可以得出改变值，为=式中为干涉半角值，=D×l/2.λ为激光波长。
为水流速度，沿方向的分量，由于光线垂直与水流，因此也就是实际的水流速度方向根据测量值，由最小二乘法求出水流的速度数据处理：设=由=D×l/2=29.0/105.0=0.28 可计算的=0.27He-Ne 激光器产生的激光波长为6328 故可算得=令 得02+0.3+98-3*()=0 又由=知 b=0 解得 a=m/s 所以=a=m/s注意事项1流速较高时，在短管中会有紊流。
由于微粒的速度相差很多，造成虚假的结果。
2因为流速会变慢（由于液面差的不可避免的减小），信号峰会336D i D i 114sin [()][-1.7110()]D D i i f f f f f a δθδλ===--=⨯-∑∑测测0f f a b δδδδ==3D i 1[2()]D i f f f b δδ==--∑测从低频向高频漂移，情况将有所改变，此时可以选择高些的采用频率。
3由两个不同的流速定出速度。
改变软管夹的松紧程度，要保证改变的程度非常的小。
且软管夹改变后，要等候大约2min，流体的扰动减小了，新的图象才能建立好。
实验总结：1.本实验中利用了多普勒效应原理，测量液体流速速度能达到0.1mm数量级，精度比较高，将难于直接测量的流速转化为测量散射光波的变化频率。
2.实验中误差来源除了仪器精度和读数误差外，主要是由于水流中可能存在的紊流是微粒的速度并不一致，而且随着实验的进行。
软管中的压强差发生了变化，液体的流速也会发生变化，因此实验得到的结果应该认为是一个平均值、3.在处理数据时，由于流速与变化频率是成正比的，因此用最小二乘法计算出来的结果与直接求出变化频率的平均值再代入公式=得到的结果一样。
基于激光多普勒测速的流场测试技术
基于激光多普勒测速的流场测试技术刘友;杨晓涛;马修真【摘要】激光多普勒测速技术,作为一种非接触式测速技术,具有测速精度高,测速范围广,空间分辨率高,不影响流场分布、可测远距离速度场等优点.因此多普勒测速技术已经在众多领域中得到广泛的应用.本文主要从理论上对激光多普勒测速技术进行分析,从实验角度阐述了激光多普勒测速技术的工作机理.并对激光多普勒测速技术在内燃机中流场测试应用的可行性进行分析,最后介绍了多普勒测速技术在内燃机流场测试中的应用和国内外发展情况.%The laser Doppler technique is a kind of non-contact velocimetry, which has many advantages,such as high precision, wide speed range, high spatial resolution. It does not affect the flow field and can be used in measuring long-range velocity field. Therefore, Doppler velocimetry has been used widely in many fields. This article gives a theoretical analysis of laser Doppler velocimetry, and introduces the working mechanism. We also give an analysis of the feasibility of applying the laser Doppler velocimetry to flow field in internal combustion engine. Finally we introduce the domestic and international developments of Doppler velocimetry of flow field in internal combustion engine.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2012(042)001【总页数】4页(P18-21)【关键词】激光多普勒效应;内燃机;流场;多普勒测速【作者】刘友;杨晓涛;马修真【作者单位】哈尔滨工程大学动力装置电控技术研究所,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学动力装置电控技术研究所,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学动力装置电控技术研究所,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言随着1960年世界上第一台激光器的诞生，激光技术在各个领域已经得到了广泛的应用，现已与多个学科相结合，形成了多了应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，以及激光测试技术等领域［1－5］。
多普勒流速测定(中国科学技术大学大物实验)
Twin beam anemometer In the practical application , only a small Doppler shift of the 1ight frequency due to the movement of the particles results , as follows from Equation ( 3 ) , compared to the light ’s frequency . Thus , a direct measurement of the frequency ( e . g with the aid of a Fabry- Perot interometer ) can only be performed with insufficient accuracy . There are different methods of avoiding a direct optical frequency measurement : Due to the quadratic characteristic line of the photo-detector , it is possible to mix two light frequencies .
GND） 。 ――实验调试 按下红色的<New measuring>， 进入参数的设置， 对扫描频率、 触发条件和电平设置如下： 电压范围 U/V
10V ；频率范围 f/kHz
22.05。
当按照图右设置参数后，信号和频谱都可以显示出来。在校正阶段， 建议选择“Measurement continuous”模式，在该过程中不要按<save> 或<close>键。 进行光电探测器 D 的细调。 调整 D 的位于透镜 L2 焦点处的输入窗口，使展现出的时间 信号 F(t)的电压变化幅值达到最大（上部的图象） 。可以看到脉冲，即一个高频波动的出现。 将装满的玻瓶移高，空瓶放低。开始时，其中一个 软管夹仍保持夹紧，这样稍微松开时，才能以较低的速 度流过短管， 流得慢时， 流速会较稳定， 图象容易捕捉， 建议流完一瓶的时间超过 20 分钟。短管中存在的对光 线的散射（流动的散射微粒通过容器时有闪烁现象） ， 使得流动可以观察到。在这个过程中，液体的下降是非 常缓慢的，因此测量时间可以有几分钟。此时观察频谱 G(f) （图的下半部） ，在背景噪声中会出现一个待测的信号峰（参看图 7 ） 。现在建议关闭 “measurement continuously”模式。敲击 measure 键启动一个新的测量，直到得到一个如图 7 所使得“好的”测量信 一旦得到一个好的信号，立即按<save>键。使用测量（survey）功能，可直接得到信号峰 的平均（or 中间）频率（显示在信号的下方） 。计算流体速度。
流体多普勒测速实验
激光多普勒测量流体速度一、光学多普勒效应当观察者与被观察对象有相对移动时，观察者接收到的光会发生频移，称为Doppler 频移。
在图1中，当光源S 和接收器R 都静止，物体运动时。
R 接收来自运动物体表面漫反射光源的光，经历了两次Doppler 变换，即静止的光源到运动的观察者，运动的光源到静止的观察者。
RS图1 物体运动时的Doppler 效应光从S 到物体经历第一次Doppler 频移为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅-=⋅-='c f c f k v 1kv λ（1）从物体表面漫反射光到达接收者R 的频移为：cl v 1k v 1c l v 1 ⋅-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅-=⋅-'=''c f f f （2）总频移为：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅--⋅=-⋅-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅-=-''=∆c l v 1k1v c lv 1k v 1 λf c f f f f （3）当物体的运动速度v<<c 时，上式可简化为：()λk1v-⋅=∆f （4）二、 Doppler 频移的测量方法可见光波段，如果物体运动速度10m/s 时，这时的Doppler 频移为Hz 710，而可见光频率为Hz 1510量级，无法直接测量Doppler 频移。
所以采用光学差频（降频）技术来间接测量Doppler 频移。
在图2中，两束激光夹角为α，同时照射被测对象，在另一个方向上观探测射光。
两散射光在探测器所产生拍频信号的频率等于激光Doppler 频移之差。
图2 双光束照射假设图2中的两光交汇处有颗粒, 颗粒的速度v ，1θ和'1θ颗粒分别与两束入射光之间的夹角，2θ是颗粒速度与观测方向的夹角，探测器探测两束入射光的散射光的Doppler 频移的差值，即探测器所探测到的频率为：()11cos cos vθθννν'-='∆-∆=∆cfβαλcos 2sinv2=（5）式中，ν∆，ν'∆分别对应两束入射光的散射光的Doppler 频移；11θθα-'=，是两束照射光之间的夹角；)(2111πθθβ-'+=，是运动方向和光束夹角平分线的法线之间的夹角。
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妻 誊 ；
０ １７ ８ ） ．７４ ２Ｔ 根据（） ８式把综合权重 Ｔ加人矩 阵 Ｒ，得 到加权规格化属性矩 １ 阵 Ｂ：
＝
｛ ｌ Ｕ
＝
（） ２
ｕ为 光束平面 内垂直于交角平分线方 向的速度 。这个公式与用多普勒原理推得 的公式相同。 ２ ３ 验 证 理 论 ． ‘ 图 ２为用上述双 光束 一双散射模式搭 建的光路测得的数据示意图。 图２ 给出的数据频移和 电压对应关系 ， 可以看出在过交点处有几种水流速度同时 存在 ， 点与水流的理论分析相符合 ， ． 这 在１ ２ ＫＨ 对应信号 最强 ，既该流速 为主要 流 速 ，根据公式 ２ 可得 ： （） ３
在结合图 ２就可以得到水每一时刻的
流速 。
３结束语
通过 上面的分析论证 ，利用双光束 一 双散射模式的激光多普勒测速系统可以很 好的测量出水流的特． 具有测量准确 ， 胜， 非 接 触 等 特 点 。 理论 分 析 中 ， 用干 涉 条 纹 在 采 模型能够准确的体现 出该种测量方法的原
氦氖激光器的波长 入为 ６ ２ ｍ，夹角 ３ｎ ｄ为 ｌ 。 ，频移 为 １ ２ ５ ． ＫＨ 带入 （ ） ３ 式得 ：
：
！ ！
２ ｉ蔓 ｓ ｎ
ｌ ２
１４ ．７×１ ｍ／ ） ０（ ｓ
由几何关系可得水流速
ｕ蒜＝ ８ ５ × ／ ＝１ ２ ． ｌ（ｓ ； ０ ＿６ ０ 。 ． ５ ８ ｍ） ８ ，
１７ ０ ） ９ ６Ｔ ８
０ Байду номын сангаас
。
０
力。 评价 系统保障性的保障性参数通常分为３ ：保障性综 合参数 、 类 保障性设计特性参数和保障系统及保 障资源参数 。 在评价某型装备 保障性时用到的指标 有 ：
将 上 面 的 熵 权 ０ ＝ ０ １ １１ ０ １ １７ ， ．６ １２ ０ １２ ５ ， ．５７ ８ ０ ３ （ ．８９ ， ．６ ３ ７ ０ １６ ７ ， ．８０ ６ ０ １０ ８ ， ．
滋 多 鬻 水 流速测 量
王辉林 李安国 山东理工 大学机械工程 学院测试计量技 术及仪 器专业 ２５４ ５０９
２ 测 量原 理
双光路 双散射模 式测速仪是利用 同 激光 作为光源 ，发出的光束经过分光镜 分为两束 ， 中一束经平面镜反射 ， 其 使两束 光平行且 间距在 ２ｍ 左右 ，然后 经凸透镜 ｃ 汇聚相 交一 点 ，被测量水流通 过玻璃管流 过交点 ， 光束后经过一 凸透镜汇聚 ， 电接 光 收 器接收水 中示踪粒 子散射的光 ，经过后 续 电路处理 ，测 出频 移即可根据公式算出 水流速 。 为得到更准确的测量结果 ， 一般在 水 中添加一些示踪粒 子。其粒子直径不宜 太大 ， 了和水流的跟随性 不理 想 ， 大 也不易 太小 ， 了对光的散射不强 ，信号就很弱。 小 １前 言 ０ 随着科技的发展 ，需要对一些物理量 根据理论计算可选用直径 １ ｍ粒子 。 ２ １ 路 设 计 ．光 的测量越 来越精 确 ，因此 出现 了很 多新 的 其 光路 图如 图 ｌ 。 测量方法 ，激光多普勒测速仪就是其 中一 利 用这种模式用 两束 不同方向的入射 种。 激光 多普勒测速是利用多普勒效应 ， 将 速 度的变化转换 为频率 的变化 。 当光 照射 光在同一方 向上的三散光 汇聚 到光检测 器 到运动 的物体上 时 ，散射光和原光源之 间 中进行外差而获得多普勒频移 。在这种模 产生频率差 ，其 差值 大小与反光物体的速 式中多普勒频移只决定于两束光 的入射 方 而 这是双光束 双散 度成正 比。 随着研究的深入 ， 这种方法也越 向 ， 与散射方 向无关 。 来来越完善 ， 得到 了广泛的应用。 现在 已广 射 模式 的 重 要 特 点 ， 因此 光 接 收 器 可 以 放 泛 应 用 于 航 空航 天 、机 械 、能 源 、 油 、 石 动 在 任意 位置 ，而且可以采用大 的手机立 体 力、水利 等众 多领域 。它的延伸测试技术 ， 角以提 高散射功率 。入射光 系统 可以制 成 激光粒度仪也 已得到 了广泛 的应 用。随着 集成化 光学单元 ，大大提高光学 系统 的稳 激光 、 光学 、 电子等技术的发展 ， 激光测试 定性和 以调节性 。 目前双 光束 一双散射 模 式在 已经实用的测量仪 中被广泛应 用。 技术必将更加普及。 ２２条文模型分析 ． 在双光束 双散射光路 中 ，相 交区域 中由于干涉存在着一组 明暗 相 交的 条 纹 ， 因此 可以利 用 “ 条 文 模型 ” 来进 行理 论 分析 。虽 然 对 于 多普 勒的 某 些特 性 （ 信噪 如 比 、可 见 度等 ）的分 析并 不 完 全
一
符 合实 际 ，但是该 方法简 明 ，易于 理解 ， 能够推导 出频移公式 。 设两束光的夹 角为 ２ ， 激光的波长为
，
则条纹 间距为
ｄ＝ ，
（） １
当示踪粒子以速度 Ｕ穿过交点的干涉 条纹区时 ， 就会 向四周散射 出光信号 ， 它的 光强变化频率 ． 为 ：
。 ０ ０
使卅度 面 雨可； 轰 用用＝ 丽 丽 器
平敞问时＝ 耄 景 均障隔问
平均 岬 ＝
１７ ９ ） ６ ７Ｔ ５ 按（） ７式与专家权重 ｎ ’ 进行合成 ，得 出最终的综合权重为 ：
ｎ ＝ ０ ２５ ７ ，０ １４ ８ ，０ １４ ５ ，０ １ ８ １ ，０ １９ ９ ， （．０ ２ １ ．７ ３２ ．６ ８ ６ ．５ ７ Ｉ ．１２ ７
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图 １ 双光束 一双散射光路示意图
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图 ２ 频移和 电压示意图
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图 ３ 时 间和 电压 关 系 示 意 图
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