激光多普勒测速的原理_装置及应用
激光多普勒测速技术..
福建农林大学交通学院 2007级物流管理2班 徐建福
激光多普勒测速技术的原理
激光测速的原理大致是这样：激光束 射向流动着的粒子，粒子发出的散射光的
在测纯净的水或空气速度时，必须由人 工掺入适当的粒子作散射中心。 被测流体要有一定的透明度，管道要有透明 窗口。
激光多普勒测速技术的特点
尽管如此，这种测速方法所具有的优越性，使它在许多场合成为一种
必不可少的检测手段。多年的研究使多普勒测速仪技术得以迅速发展，从
不能辨别流向到可以辨别流向，从一维测量发展到多维测量，围绕这一技 术的基本原理、设计方法和应用技术，学者们曾在有关杂志及重大国际会 议上发表了许多论文。早在七十年代就有重要著作面世，而且它的应用面 也不断扩大，从流体测速到固体测速，从单相流到多相流，从流体力学实 验室速度场测量到实际上较远距离的大气风速测量，从一般气、液体速度 测量到人体血管中血流速度测量，其应用范围有了极大的扩展。反过来， 各类应用对这一测速技术及测速仪器也提出许多更新更高的要求。
频率改变了，通过光电装置测出频率的变
化，就测得了粒子的速度，也就是流动的
速度。
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激光多普勒测速技术的原理
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激光多普勒测速技术的原理
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激光多普勒测速技术的特点
优 点
速度方向的灵敏度好 测量精度高
空间分辨率极高，测量量程大 属于非接触测量，动态响应快
激光多普勒测速技术的特点
（1）属于非接触测量：激光束的交点就是测
激光多普勒测速技术
学院：机械工程学院
激光多普勒原理(一)
激光多普勒原理(一)激光多普勒什么是激光多普勒？•激光多普勒是一种使用激光技术来探测目标物体相对运动速度的测量方法。
•多普勒效应是指当光源和物体相对运动时，光的频率会发生变化的现象。
•激光多普勒利用多普勒效应原理，通过测量激光的频率变化来计算出目标物体的速度。
原理解析1.激光的发射和接收–使用激光器发射一束单色激光。
–通过透镜将激光聚焦成一束细小的光斑照射到目标物体上。
–反射的激光经过透镜再次聚焦到光电探测器上。
2.多普勒效应的测量–当激光照射到静止物体上时，反射回来的激光频率和发射时的激光频率相同。
–当激光照射到运动的物体上时，反射回来的激光频率会发生变化。
–若目标物体远离光源运动，反射回来的激光频率较发射时的激光频率低，称为红移。
–若目标物体靠近光源运动，反射回来的激光频率较发射时的激光频率高，称为蓝移。
3.计算目标速度–利用多普勒效应的原理，可以通过测量激光频率的变化来计算目标的相对速度。
–通过测量反射激光的频率变化，可以得到目标物体的速度大小和方向。
–根据频率变化的大小和方向，可以判断目标物体是远离还是靠近光源运动，以及速度的快慢。
应用领域•汽车行业：激光多普勒可以用于测量车辆的速度和距离，常用于自动驾驶系统和车辆防撞系统。
•气象学：激光多普勒雷达可以用于测量风速和风向，用于天气预测和气象研究。
•医学领域：激光多普勒可用于测量血流速度和方向，常用于心血管疾病的诊断和治疗。
•航天领域：激光多普勒可以用于测量卫星和火箭的速度和轨道参数，用于航天器的导航和控制。
结论激光多普勒作为一种先进的测量技术，可以准确地测量目标物体的速度和方向。
其原理简单，应用领域广泛。
在各个领域的科研和工程中，激光多普勒都扮演着重要的角色，为人们的生活带来更多便利和安全。
工作原理1.激光的发射和接收–激光器将光能转换为一束单色激光，并通过透镜将激光聚焦成一束细小的光斑。
–光斑照射到目标物体上，并反射回来。
–反射回来的激光再次经过透镜聚焦到光电探测器上，光电探测器将光信号转化为电信号。
激光多普勒测速仪介绍(LDV)讲解
激光多普勒测速仪
1 激光多普勒测速仪概念
激光多普勒测速仪(LDV: Laser Doppler Velocimetry，是应用多普勒效应，利用激光的高相干性和高能量测量流体或固体流速的一种
仪器，它具有线性特性与非接触测量的优点，并且精度高、动态响应快。
由于它大多数用在流动测量方面，国外习惯称它为激光多普勒风
速仪（Laser Doppler Anemometer，LDA，或激光测速仪或激光流速仪（Laser Velocimetry，LV的。
示踪粒子是利用运动微粒散射光的多普勒频移来获的速度信息的。
因此它实际上测的是微粒的运动速
度，同流体的速度并不完全一样。
幸运的是，大多数的自然微粒（空
气中的尘埃，自来水中的悬浮粒子）在流体中一般都能较好地跟随流动。
如果需要人工播种，微米量级的粒子可以同时兼顾到流动跟随性
和LDV测量的要求。
激光多普勒测速[仅供参考]
![激光多普勒测速[仅供参考]](https://img.taocdn.com/s3/m/185d9808168884868762d6b3.png)
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激光在工程中的应用
激光得到越来越广泛的应用。例如，在工艺制 造方面，微孔的加工，激光切割，焊接，精密 测长、定位等等。在计量科学方面，激光用于 测长基准、激光测速、测距、测扭、测压、测 角、测温等。在国防科学方面，激光雷达、激 光制导、激光通讯、引爆、致盲、激光炮、激 光枪等。在全息摄影、光学信号处理、流场显
通过双曝光将两幅粒子场记录在同一 块胶片或干版上，
再利用逐点分析或全场分析求出粒子 对的位移场，最后转换成速度场。
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当流速很快时，可用连续片光照 明，用高速摄影机拍摄一系列粒 子图。
再通过相关运算求出位移场，进 而求出各粒子场的速度。
散斑法只能记录一个平面内的粒 子场速度信息。
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光学速度测试技术具有测量灵敏 度高，不干扰流场等优点，有着 很强的应用前景。
光学测速技术主要有全息干涉法、 散斑照相法、激光多普勒测速法 和激光双焦点测速法等。
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2. 全息干涉测速法
在被测流体中掺粒子示踪剂，通常用 双脉冲激光作光源，通过双曝光拍摄 相隔t的两幅粒子图于同一块干版上。 利用再现粒子场的实像图，求出粒子 对间的位移大小和方向，再由 v=s/t求出速度场。
§8.2 激光多普勒测速法(LDV)
60年第一台氦-氖激光器诞生，64年 世界上就出现了激光多普勒测速仪。 20多年来，激光多普勒测速技术有了 很大的发展，这是测量技术上的一个 重大突破。
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多普勒测速是通过检测流体中运动微粒 散射光的多普勒频移来测定速度的。
激光多普勒测速属于非接触测量，激光 作为测量探头不干扰流场。
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激光多普勒原理
激光多普勒原理
激光多普勒原理是指利用激光束与运动物体相互作用，通过观测散射光的频率变化来测量物体的速度。
激光多普勒原理基于多普勒效应，即当发射源和接收源相对于一个物体运动时，发射源发射的波频率就会相对接收源的观测频率发生变化。
如果物体向激光束的发射源运动，则观测到的频率将比激光频率更高，而如果物体远离发射源，则观测到的频率将比激光频率更低。
基于这个原理，激光多普勒原理可以通过测量散射光的频率变化来确定物体的速度。
当激光束照射到运动物体上时，散射光的频率与物体的速度相关。
测量频率变化后，可以通过多普勒公式计算出物体的速度。
激光多普勒原理被广泛应用于雷达、气象、医学等领域。
例如，它可以用于测量车辆的速度、飞机的速度、天气雷达中测量降雨速度等。
此外，在医学中，激光多普勒原理也被用于血流速度的测量。
激光多普勒测速技术的应用
激光多普勒显微镜光路图
用于血液流速测量的光纤 激光多普勒测速仪原理图
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激光多普勒血流仪
激光多普勒可以监测整个微循环系统的血液灌注量，包括毛细血管（营养血流）、 微动脉、微静脉和吻合支。该技术基于发射激光通过光纤传输，激光束被所研究 组织散射后有部分光被吸收。击中血细胞的激光波长发生了改变（即多普勒频 移），而击中静止组织的激光波长没有改变。这些波长改变的强度和频率分布与 监测体积内的血细胞数量和移动速度直接相关。通过接收光纤，这些信息被记录 并且转换为电信号进行分析。
激光多普勒测速技术的应用
多普勒测速是通过检测流体中运动微粒散射光的多普勒频移来测定速度的。 激光多普勒测速有其突出的优点： 1）属于非接触测量，激光会聚点作为测量探头不干扰流场，也可很方便地 在恶劣环境中如火焰、腐蚀性流体内进行测量； 2）不需要流动校正； 3）不取决于温度、密度和流体成分等其他物理参数，仅对流速敏感； 4）取出量与速度成线性关系； 5）测量速度方向的灵敏性好； 6）动态响应快，测速范围广等。 但也有其局限性，例如： 1）需要示踪粒子，示踪粒子要与流体一起运动； 2）价格较贵； 3）被测流体要有一定的透明度，管道要有透明窗口。 激光多普勒测速应用很广：可用于燃烧混合物、火焰、旋转机械、窄通 道、化学反应流动、风洞或循环水洞中流动速度的测量等。
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该仪器由AT3010和AT3100组成， AT3010是将激光束照在振动物体 上，然后将反射光会聚，进行O/E 转换的装置，AT3100是速度解调 装置。
超音速风洞中激光测速
激光风速计在风洞中的使用不如在测量液流中那样普遍，其一是风洞不易建造， 其二是空气中尘埃下沉，很少甚至不可能产生自然的散射中心，而在液体中由 于存在着细小的尘埃，总是很自然地形成散射中心。因此在风洞中必须掺入少 量烟尘等微粒，这就使得这种系统变得复杂。美国阿诺德工程发展中心应用激 光多普勒测速技术对一英尺超音速风洞中激波附面层，机翼外挂物等多种系统 进行了测量，获得了很好的结果。
激光多普勒测速
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如图5-3所示，两束平行的、相干细光 束在透镜后焦点形成相交区，该相交 区称为控制体。
在控制体中存在着明暗相间的干涉条 纹，由几何关系可得条纹间距df为:
d f
2 sin 2
(5-9)
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首先考虑两个同频率、同振动方向、初相位为零 的单色光波的叠加
测器方向的单位向量。
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• (5-1)代入(5-2)，忽略高次项，得到
：
fS
f0
(1
e0
c
)
1
veS c
f0 1
v(eS e0 ) c
(5-3)
光检测器接收的光波频率与入射光波 频率之差叫多普勒频差或频移。
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f多D 普勒fS频移f用0 fD表f0示v(：eSc e0 )
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声学中的多普勒现象
当你站在火车站台上鸣笛的火车进站时， 你感到笛声变得尖了，即笛声频率变高； 相反，火车鸣笛离开站台，你会感到笛 声变得低沉，即笛声频率变低。 这种因波源和观察者相对于传播介质的 运动而使观察者接收到的波源频率发生 变化的现象叫多普勒效应。
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如果运动发生在波源和观察者的连线上，假设 波源相对于 介质的运动速度为u，波源的波长为，观察者相对介质的运 动速度为v，波源原来的频率为f0，波源在介质中的传播速 度V，对下述四种情况可分别求得观察者接收到的频率f。
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2. 全息干涉测速法
在被测流体中掺粒子示踪剂，通常用 双脉冲激光作光源，通过双曝光拍摄 相隔t的两幅粒子图于同一块干版上。 利用再现粒子场的实像图，求出粒子 对间的位移大小和方向，再由 v=s/t求出速度场。
激光多普勒测速matlab代码
激光多普勒测速是一种非常重要的测速技术，它可以用于测量目标的速度、距离和运动状态。
在工程领域广泛应用于雷达、车载测速仪、医学影像和气象预报等方面。
激光多普勒测速通过检测目标表面反射的激光脉冲信号，利用多普勒效应来计算目标的速度。
本文将介绍激光多普勒测速的原理和相关的matlab代码实现方法。
一、激光多普勒测速原理激光多普勒效应是指当激光束与运动物体相互作用时，由于多普勒频移导致激光波长发生变化。
当激光束照射到物体表面并被反射回来时，如果物体在照射过程中发生了运动，那么反射回来的激光波长就会发生变化，从而可以通过探测这种波长变化来计算物体的速度。
二、激光多普勒测速的matlab代码实现在matlab中实现激光多普勒测速的代码可以分为以下几个步骤：1. 生成模拟的激光脉冲信号```matlabfs = 1000; 采样频率t = 0:1/fs:1-1/fs; 采样时间f0 = 100; 信号起始频率f1 = 200; 信号终止频率s = chirp(t,f0,1,f1,'linear'); 生成线性调频信号```2. 模拟目标运动引起的频率变化```matlabv = 10; 目标运动速度c = 3e8; 光速fD = 2*v*f1/c; 多普勒频移```3. 计算多普勒效应后的信号```matlaby = s.*exp(1j*2*pi*fD*t); 多普勒效应后的信号```4. 进行信号处理和频谱分析```matlabN = length(y); 信号长度f = (-N/2:N/2-1)*fs/N; 频率坐标yfft = fft(y,N); 进行傅里叶变换yfftshift = fftshift(yfft); 进行频率移位figure;plot(f,abs(yfftshift)); 绘制频谱图```经过以上步骤，我们就可以得到模拟激光多普勒测速的matlab代码实现。
通过对生成的激光脉冲信号进行频谱分析，可以观察到多普勒频移的效果，从而实现对目标速度的测量。
激光多普勒测速课件
03
激光多普勒测速技术实验方法
实验准备与操作流程
实验设备
激光多普勒测速仪、水槽、电源、信号发生器、示波器等。
实验材料
水、透明玻璃或有机玻璃板、测量尺等。
实验准备与操作流程
操作步骤
1
2
1. 安装激光多普勒测速仪，确保其稳定运行。
材料科学、纳米技术等领域。
在材料表面形貌测量中，激光多普勒测速技术可以测 量材料表面的粗糙度、形貌和纹理等信息，提供材料
表面的三维形貌和表面动力学特征。
激光多普勒测速技术还可以用于测量材料表面的应力 、应变和热流等参数，为表面工程和材料科学研究提
供重要数据。
06
结论与展望
技术总结
激光多普勒测速技术是一种非接触、无损、高 精度、高分辨率的测量 技术，具有广泛的应用 前景。
在流体速度测量中，激光多普勒测速技术可以测量液体、气体和等离子体等流体的速度，具有广泛的应 用范围。
激光多普勒测速技术可以测量流体的平均速度和瞬时速度，提供流场的速度分布和流速矢量等信息，为 流体力学研究和工程应用提供重要数据。
粒子速度测量
激光多普勒测速技术在粒子速度测量中 具有高精度、非接触和实时性的优点， 广泛应用于气溶胶、燃烧颗粒、生物细 胞等领域。
未来，激光多普勒测速技术将不断优化，提高测量精度和 稳定性，拓展应用范围，为科学研究和技术创新提供更多 可能性。
同时，随着技术的进步和应用需求的增加，激光多普勒测 速技术的成本将逐渐降低，使得更多的领域和行业能够受 益于该技术的应用。
THANKS
感谢观看
在粒子速度测量中，激光多普勒测速技术可 以测量粒子在气体或液体中的速度，提供粒 子的运动轨迹和速度分布等信息。
激光多普勒测速仪(LDV)相位多普勒粒子分析仪(PDPA)
L2
在差动多普勒技术中，相交光束产生的条纹图
条纹间距：
f
F 2sin( / 2) s
LDV测速的关键参数，可用速度标定工具来检验
粒子速度： v fD f
椭球型控制体基本参数：
直径：
dw
4F d
宽度：
L1
dw cos(
/
2)
长度：
L2
dw sin( /
2)
8F 2 ds
1.2 激光多普勒测量原理
粒子大小和浓度测量：信号可见度法
信号底基幅值法
在多普勒信号中有可见度的定义： V Imax Imin I max I min
可见度和球形颗粒度的关系，可近似用第一类一阶贝塞尔函数的形式来
表示：
V 2J1(d p / f ) d p / f
J1：一阶贝塞尔函数 dp：粒子直径 f：干涉条纹间距
2.5 PDPA应用实例
PDPA测量喷射燃料粒子场
两束激光束相交处为测 量区域, 在该区域形成干涉 条纹, 喷雾场粒子通过该区 域, 接收探头接收到折射和 散射光信号, 经信号分析和 数据处理, 得到粒子速度和 粒径信息。
实验结果
左图为PDPA 测量粒径统 计分布结果, 横坐标为喷雾 粒径, 单位为μm, 纵坐标为 统计个数。
1. 由于是激光测量，对于流场没有干扰，测速范围宽， 2. 由于多普勒频率与速度是线性关系，和该点的温度、
压力没有关系； 3. 消除了由于散射光干涉带来的复杂问题； 4. 对采样体的精确确定，使得在测量粒子速度和粒径的
同时，也可以测量粒子的密度和体积流量； 5. 信号处理技术的优势提高了数据的可靠性； 6. 目前还只能被用在固体浓度较低的环境中。
全息摄影与普通摄影的区别
多普勒计程仪原理与应用介绍
多普勒计程仪原理与应用介绍多普勒计程仪（Doppler odometer）是一种利用多普勒效应原理测量运动速度和距离的仪器。
它广泛应用于地面交通监测、航空导航、船舶导航以及生命科学研究等领域。
下面将介绍多普勒计程仪的原理和应用。
多普勒效应是描述波源与接收者相对运动引起的频率变化现象。
当波源和接收者相对运动时，波的频率会发生变化。
当波源和接收者以相对速度v运动时，频率的变化量Δf与接收者正在接收到的频率f之间的关系由多普勒公式给出：Δf=Δλ/λ=(v/c)·f其中Δλ为波长的变化量，λ为波长，c为光速，f为波的频率。
多普勒计程仪利用多普勒效应原理来测量目标物体的移动速度。
它由一个固定的发射器和一个接收器组成。
发射器发出一个连续的波信号，然后该信号被接收器接收。
当目标物体与该仪器之间有相对运动时，波信号的频率会发生变化。
通过测量变化后的频率，可以计算出目标物体的速度。
多普勒计程仪可以测量物体在不同方向上的速度，通过融合这些速度信息，可以得到物体的运动轨迹。
多普勒计程仪具有许多应用。
在交通领域，多普勒计程仪可以用于测量车辆的速度和流量。
这对于交通规划和交通流优化非常重要。
多普勒计程仪可以安装在交通信号灯或路边，它利用车辆的运动速度来估计道路上的流量，并根据需要调整信号灯的灯的时间间隔，以提高交通效率。
在航空导航领域，多普勒计程仪可以用于测量飞机的速度和高度。
飞机上的多普勒计程仪利用多普勒效应来测量飞机与地面的相对速度，从而计算出飞机的实际速度。
这对于飞机导航和控制非常重要。
在船舶导航领域，多普勒计程仪可以用于测量船舶的速度和位置。
多普勒计程仪可以安装在船舶底部，利用水流的多普勒效应来测量船舶的速度。
这对于航海导航和目标追踪非常重要。
此外，多普勒计程仪还可以应用于生命科学研究。
例如，在医学领域，多普勒计程仪可以用于测量血液流速，这对于心脏病学和血管系统研究非常重要。
综上所述，多普勒计程仪是一种利用多普勒效应原理测量运动速度和距离的仪器。
激光多普勒测速讲解PPT课件
νs1 νs 2
νi νi
υ
c
υ
c
(es
(es
ei1)νi
ei2 )νi
νDs
υ
c
(ei2
ei1)νi
应用前面的推导 νDs
2u i
sin
2
或u
iνDs 2 sin
2
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血液流速的测量
➢ 图6-34是激光多普勒显微镜光路图
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（多普勒频移）； ➢ 双散射光束型多普勒测速：检测两束散射光之间的频差
（多普勒频差）。
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参考光束型多普勒测速
图6-32所示为参考光束型测速方法的光路的原理图
设 Ei (t) 和ES (t) 分别表示参考光和散射光的电矢量的瞬时值 则
Ei t Ei exp j2νit i ES t ESexp j2νSt S
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其它激光器
准分子激光器：(如ArF，193nm，用于光刻机) 自由电子激光器：工作物质是自由电子束，利用电子加速器 。 ➢ 输出的激光波长可在相当宽的范围内连续调谐，原则上可从厘米波一 直调谐到真空紫外。 ➢ 可以获得极高的光功率输出。 ➢ 将在激光分离同位素、激光核聚变、光化学、激光光谱和激光武器等 方面有着重大的应用前景。目前，自由电子激光器仍处于试验阶段。 化学激光器：将化学能直接转换成激光 、输出的激光波长丰富 、高 功率、高能量激光输出 。 光纤激光器。
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固体激光器
固体激光器是以掺杂离子的绝缘晶体或玻璃作为工作物质的激 光器。 常采用的固体工作物质仍然是红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴 石(Nd3＋:YAG)等三种 。 固体激光器的特点：输出能量大(可达数万焦耳)，峰值功率高 (连续功率可达数千瓦，脉冲峰值功率可达千兆瓦、几十太瓦)， 结构紧凑，牢固耐用。 广泛应用于工业、国防、医疗、科研等方面，例如打孔、焊接、 划片、微调、激光测距、雷达、制导、激光视网膜凝结、全息 照相、激光存储、大容量通信等。
激光多普勒测速剖析
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激光多普勒测速技术
姓名： 学号： 学院：能源与动力工程 专业：工程热物理
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主要内容
1.激光多普勒测速.激光多普勒测速的信号处理 4.激光多普勒测速的技术应用
5.扩展光束型多普勒测量系统
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1.激光多普勒测速的基本原理
光学多普勒效应就是：当光源与光接收器之间存在相对运动时， 发射光波与接收光波之间会产生频率偏移，其大小与光源和光接收 器之间的相对速度有关。 运动粒子P以速度u 通过测量区域时，粒子相对于入射光来说是 运动的，即光源静止，接收器运动；而相对于光电探测器来说，运 动粒子的散射光相对于探测器是运动的，即光源运动，接收器静止。
r ----费米能级
图10 不同材料能带分布图
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4.激光多普勒测速的技术应用
激光多普勒测速具有许多优点，它广泛地应用于空气动力学和流体力 学，用来测量风洞、水筒、水工模型、射流元件等各场合中流体的流场分 布和有关的物理参量，它也适用于边界层流体的测量和二相流的测量。近 来， 已能测量亚音速、超音速喷气流的速度，所以被用来研究喷气过程、 燃烧过程，为燃气轮机、气缸、锅炉、原子能反应堆等方面的设计研究提 供了实验数据和测试结果。
特点：参考光模式的光学单元具有结构紧凑、调节方便和使用灵活的优点。
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图中所示是单光束一双散射模式， 一束人射激光束直接聚焦于测量点 上，该入射光束在两个不同方向上散射，两束散射光进行光外差而得到多 普勒频移。如图3所示，两支对称的散射光束通过置于大透镜前的双孔光阑， 其余的散射光则被遮挡住，然后，两支散射光被光束分离器结合成单光束， 然后在光电检测器中进行光外差。
图16 信号处理结构图
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激光多普勒测速
激光多普勒测速1.引言激光多普勒测速技术是伴随着激光器的诞生而产生的一种新的测量技术，它是利用激光的多普勒效应来对流体或固体速度进行测量的一种技术，广泛应用于军事，航空，航天，机械，能源，冶金，水利，钢铁，计量，医学，环保等领域[1-2]。
激光多普勒测速仪是利用激光多普勒效应来测量流体或固体运动速度的一种仪器，通常由五个部分组成：激光器，入射光学单元，接收或收集光学单元，多普勒信号处理器和数据处理系统或数据处理器，主要优点在于非接触测量，线性特性，较高的空间分辨率和快速动态响应，采用近代光-电子学和微处理机技术的LDV系统，可以比较容易地实现二维，三维等流动的测量，并获得各种复杂流动结构的定量信息。
由于上述潜在的独特功能，激光多普勒技术吸引了大量的实验流体力学和其他学科的研究工作者去研究和解决这些问题，使激光测速技术得到飞速发展，成为流动测量实验的有力工具。
激光测速技术的发展大体上可分为三个阶段[1-3]。
第一个阶段是1964 – 1972 年，这是激光测速发展的初期。
在此期间，大多数的光学装置都比较简单，用各种元件拼搭而成，光学性能和效率不高，使用调准也不方便；第二个阶段是1973 – 1980 年，在此期间，激光测速在光学系统和信号处理器方面有了很大的发展。
光束扩展，空间滤波，偏振分离，频率分离，光学频移等近代光学技术相继应用到激光测速仪中。
从1980年到现在，激光测速进入了第三个阶段。
在此期间，应用研究得到快速发展。
在发表的论文中，有关流动研究的论文急剧增加。
多维系统，光纤传输技术以及数字信号处理和微机数据处理技术等的出现把激光多普勒技术推向更高水平，使用调整更加方便。
此外，半导体激光器的应用是其小型化成为可能，推动激光多普勒测速走出实验室，迈向工业和现场应用。
激光的多普勒效应是激光多普勒测速技术的重要理论基础，当光源和运动物体发生相对运动时，从运动物体散射回来的光会产生多普勒频移，这个频移量的大小与运动物体的速度，入射光和速度方向的夹角都有关系[1]。
激光测速
激光多普勒测速仪一、激光多普勒测速的原理多普勒效应：物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。
在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 （蓝移blue shift ）；当运动在波源后面时，会产生相反的效应。
波长变得较长，频率变得较低 （红移red shift ）；波源的速度越高，所产生的效应越大。
根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
激光测速仪正是利用多普勒效应进行测速的。
如右图，O 为光源, T 为运动物体, S 为观察者的位置。
激光的频率为ν, 运动物体的速度为u ，那么由于物体运动所产生的多普勒频移0*()D s u e e c νν=-由上式可知，我们可以通过测量激光多普勒频移量的值来获得运动物体的速度信息。
根据测速方式不同，激光多普勒测速仪可分为两种：单频激光多普勒测速仪和双频激光多普勒测速仪。
二、单频激光多普勒测速仪。
采用单频激光器作为光源的单频激光多普勒测速仪, 通过测量由于运动物体对光的散射所产生的多普勒频移量来获取待测物体的速度。
这种测速仪已经有40多年的历史, 在很多领域得到广泛应用,发展的也较为成熟, 但是它也存在着直流漂移, 抗干扰能力差的缺点, 应用受到一定的限制。
1．参考光束型多普勒测速：检测散射光和入射光之间的频移（多普勒频移），光路如下：多普勒频移为： 当物体运动方向垂直于两束光束夹角的角平分线时 2()2sin sin 22i s i s i D u νυe e e e νc θθυυ⋅-=-=⇒=若入射光在真空中的波长为λi ，则有 22sin sin 222sin 2i i i D D νc νc c υυλλνθθυθ==⇒=由此，测出多普勒频移，便可以求出物体的运动速度。
2、双散射光束型多普勒测速: 检测两束散射光之间的频差（多普勒频差）。
光路如下:i i s i s D νe e cυννν)( -⋅=-=双散射光束型测速方法是通过检测在同一测量点上的两束散射光的多普勒频差来确定被测点处流体的流速的。
激光多普勒测速..
2.激光多普勒测速的光路模式
图中所示是参考光模式，激光经分光镜分成两束光，其中一束是弱 光用作参考光，另一束是强光用作照射光束， 它们聚焦到测量区。光电 检测器接受参考光， 同时接受另一束照射光束经过粒子散射在同一方向 上的散射光，它们在光电检测器件中进行光外差，从而得到多普勒频移。 为了使参考光和散射光强度基本相近，必须使参考光减弱。通常参考光 束和照射光束的光强比为1：9左右，这里可以用中性滤光片来减弱参考 光，或者选择合适的分光镜的分光比来实现。
f D f S fo fo 1
u (es e0 ) c
4/23
u (es eo )
当入射光、散射光和速度方向布置成如图所示的那样，就可以 得到简单的多普勒平移表达式：
fD
2 sin / 2
uy
图2 多普勒测速特殊布置 图中θ为入射光方向与接收光方向的夹角，粒子的速度投影到该夹 5/23 角一半的垂直线方向上即得到 u y 。
图1 运动粒子的散射光
3/23
根据相对论，运动微粒P接收到的光波频率fP与光源频率fo之间的关系为
f P f o (1
u e0 ) c
静止的光检测器接收到粒子散射光的频率fS为
f S f P (1
u es ) c
光检测器接收到的光波频率与入射光波频率之差称为多普勒频移，用 fD表示，则
特点：双光束一双散射模式是目前应用最广泛的光路模式。它的多普勒 频移只取决于两束入射光方向，而与散射光方向无关，这是该模式的重 要特点。因为光接收器可以放在任意位置，而且可以采用大的收集立体 角以提高散射光功率。入射光系统可制成集成化光学单元， 大大提高了 9/23 光学系统的稳固性和易调准性。
激光多普勒原理__概述说明以及解释
激光多普勒原理概述说明以及解释1. 引言：激光多普勒原理是一种利用多普勒效应进行测量的技术，通过激光束和物体表面相互作用，实现对物体运动速度或者涡旋速度的测量。
这项技术发展至今已经具有广泛的应用领域，涵盖了医学、气象、航空航天等多个领域。
在过去的几十年中，随着技术的不断进步与创新，激光多普勒技术取得了显著突破与进展。
从最初的实验室探索到现在的工业应用及研究项目，激光多普勒技术已经成为许多行业中不可或缺的测量工具。
本文将详细介绍激光多普勒原理以及其应用领域，在深入探讨技术发展历程的基础上，重点分析了该技术在医学和气象领域的具体应用。
最后，通过总结目前的研究现状和展望未来发展方向，为读者提供对这一领域更深入了解的视角。
愿通过本文阐述能够为相关研究人员提供参考，并为该技术未来发展指明方向。
激光多普勒原理是利用激光和多普勒效应相结合的一种测量技术。
多普勒效应是指当光源（或声源）和观察者之间相对运动时，观察者接收到的频率会发生变化。
在激光多普勒测量中，激光束被照射到目标物体表面，其中一部分散射回来并通过多普勒原理进行频率变化分析，从而获取目标物体的速度信息。
该技术主要包括以下几个步骤：首先是发射激光束到目标物体表面后，被散射回来的光经过接收器收集，并转换为电信号；然后利用频谱分析等方法处理这些信号，根据频率偏移计算出目标物体的速度信息。
激光多普勒技术具有高精度、无损伤性、远距离测量等优点，在工业、医学、气象等领域有着广泛的应用。
在医学领域中，激光多普勒技术可以用于心血管系统诊断和治疗，如检测血流速度和方向、评估动脉硬化情况等。
而在气象领域中，该技术可用于风速测量、大气污染监测等。
此外，在航空航天、交通运输以及环境监测等领域也有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步与创新，激光多普勒技术在未来还将有更加广阔的发展空间。
因此，继续深入研究与探索该技术的应用和改进将是至关重要的。
最后感谢所有支持与参与本篇文章撰写工作的人员，希望大家共同努力推动激光多普勒技术不断取得新突破，在各个领域得到更广泛地应用！3. 激光多普勒技术发展历程：激光多普勒技术是一种通过激光光源测量目标速度的高精度技术。
基于多普勒激光测量仪原理简析及应用
基于多普勒激光测量仪原理简析及应用一、简述LSV系列多普勒激光测量仪是德国POLYTEC公司的产品，在济钢中厚板厂得到较好的应用。
该激光测量仪根据多普勒光谱的测量原理，具有测量精度高，维护简单的特点。
根据现场的实际情况，安装在辊道的侧面，对在线钢坯进行速度和长度检测，避免短尺钢坯造成的改判率，提高了企业的效益。
它属非接触测量,具动态响应快、空间分辨率高、测量范围大等优点,在测量领域有广阔的应用前景。
二、系统组成1、硬件组成多普勒激光测速和测长系统主要由以下部件组成：光学传感器组件一套，LSV系统控制器一套，传感器探头及移动架一套，数据传输线一根，上位机一台，电气控制柜一台，水冷及空气吹扫组件一套。
2、软件架构2.1 软件构成本系统的上位机操作系统为WINDOWS 2000；编程软件是Visual C++.NET，C++语言的编程环境（IDE Integrated Development Environment），具有相同的基本数据库类型和用户定义类型以及类和接口，实现了不同语言的交互，大大简化应用程序开发，提高编程效率；数据库的设计采用SQL Server 2000，具有丰富的图形化管理工具，动态自动管理和优化功能，丰富的编程接口工具，具有很好的伸缩性，可靠性，管理方式简单。
2.2 人机交互界面HMI启动PC机，进入WINDOWS 2000界面，在HMI的桌面是有两个快捷键，LSV6200用于设置激光测量仪的内置参数，监控测量数据的状态图；LSVSETUP用于运行HMI测量长度显示及报警信息画面，同时具有数据信息存储功能。
（1）主画面：显示测量长度及钢坯模拟图示。
右上角的报警信息：绿色为正常，红色为报警，说明此时激光探头的温度过高或激光器本身出现了问题（电压波动或电磁干扰等）。
报警时激光器不再进行测量工作。
（2）参数配置：可以输入钢板信息如班别，钢种，标准长度，批号等。
（3）历史浏览：可查看历史数据。