激光多普勒测速讲解

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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。

激光多普勒测速技术

激光多普勒测速技术王素红多普勒效应多普勒效应是由于波源或观察者的运动而出现观测频率与波源频率不同的现象。

由澳大利亚物理学家J. Doppler1842年发现的。

声波的多普勒效应在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低。

为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低。

这种现象称为多普勒效应。

为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好像波被压缩了。

因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被拉伸了。

光波的多普勒效应当单频的激光源与探测器处于相对运动状态时，探测器所接收到的光频率是变化的。

当光源固定时，光波从运动的物体散射或反射并由固定的探测器接收时，也可观察到这一现象，这就是光学多普勒效应。

它又被称为多普勒-斐索效应，是因为法国物理学家斐索（1819—1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法。

光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化。

如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。

20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。

1929年哈勃根据光谱红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度υ与距地球的距离r成正比，即υ = Hr, H 为哈勃常数。

根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小。

由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物. 因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型。

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。

图1 德国elovis激光多普勒测速仪2 激光多普勒测速仪组成（1）激光器（2）入射光学单元（3）频移系统（4）接受光学单元（5）数据处理器3 激光多普勒测速仪基本原理仪器发射一定频率的超声波，由于多普勒效应的存在，当被测物体移动时（不管是靠近你还是远离你）反射回来波的频率发生变化，回收的频率是(声速±物体移动速度/波长，由于和波长都可以事先测出来（声速会随温度变化有所变化，不过可以依靠数学修正），只要将回收的频率经过频率-电压转换后，与原始数据进行比较和计算后，就可以推断出被测物体的运动速度。

图2 激光多普勒测速仪基本原理图4 激光多普勒测速仪特点和应用1）激光多普勒测量仪应用多普勒频差效应的原理，结构紧凑、重量轻、容易安装操作、容易对光调校；2）激光多普勒测量仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块，量杆，刻尺和坐标测量机等。

3）激光多普勒测量仪既可以对几十米甚至上百米的大量程进行精密测量，也可以对手表零件等的微小运动进行精密测量；既可以对几何量如长度、角度、直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量，也可以用于特殊场合，诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。

激光多普勒测速

2
其中， I 0 E02
当相位差为的偶数倍时，即（ 2m m=0, 1, 2, …）时，I 4I0 ，P点光强达到最大值。
当相位差为的奇数倍时，即（ (2m 1) m=0, 1, 2, …）时，I 0 ，P点光强达到最小值。
当相位介于这两者之间变化时，P点光强在0和4I0之间变化。
这种在迭加区域出现的光强稳定的强弱分布的现象称为光的干涉。在观察时间内，P点平均光强为：
I 1

Id

2 E01 E02
1

cosd
0
如果在观察时间内，各个时刻到达的两束光波迅速而无规
则地变化，多次经理0~2之间的一切值，则，
1

0
cosd
对于恶劣的环境(像燃烧火焰)，常常不能使用小尺寸探头。
热线和热薄膜风速仪虽然是定量研究紊流结构的主要实验工具，但它仅限于低温、低速、低紊流度、常特性的检测，而且必须在回流区以外。
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。
c U e0 c2 (U e0 )2

f0
1U e0 / c 1 (U e0 )2
c
f p f0 (1
e0 ) * c
• 式中，e 为入射光方向的单位向 0
量，c为介质中的光速。
• 光检测器接收的粒子散射光频率：
fS

f
p
(1

es
c
)
*
(5-2)
因此，两迭加光波相位差固定不变是产生干涉的必要条件。

Dantec 激光多普勒测速仪(LDA)原理说明书

The probe and the probe volume.激光多普勒测速仪（LDA ）原理简介激光多普勒测速仪是Dantec 公司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：()2/sin 2θλτ=d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。

值得说明的是，Dantec 公司的LDA 系统可以很容易得升级成用于两相流动测量的相位多普勒测量系统（PDA ）Doppler frequency to velocity transfer function fora frequency shifted LDA systemAir vortex measured by FlowExplorer流体速度和湍流测量——FlowExplorer激光多普勒测速仪精确的流体速度测量FlowExplorer是一个高集成度高精度的激光多普勒（LDA）流体测量系统，可用于流体和湍流的研究。

FlowExplorer系统可以测量单一速度分量或者同时测量两个方向的速度分量。

激光多普勒测速实验教程

激光多普勒测速实验教程
一、实验概述
激光多普勒测速实验是一种常用的测速方法，通过测量目标物体表面反射回来的激光光束频率变化，从而得出目标物体的速度。

本实验将介绍激光多普勒测速的原理、实验装置搭建、实验步骤及注意事项。

二、实验原理
激光多普勒效应是指当激光束照射到运动的物体表面时，反射回来的光束频率会因为物体运动而发生变化。

根据多普勒效应公式，可以得出：
$$f_r = f_0 \\cdot \\left(1 + \\frac{v}{c} \\cdot \\cos\\theta\\right)$$
其中，f r为接收到的激光频率，f0为激光发射频率，v为物体运动速度，c为光速，$\\theta$为激光与物体运动方向的夹角。

三、实验装置
该实验所需装置包括： - 激光发射器 - 激光接收器 - 反射镜 - 运动平台 - 计算机
四、实验步骤
1.将激光发射器和激光接收器固定在实验台上，使其间距一定。

2.在运动平台上放置反射镜，调整反射镜位置，使激光光束正好反射回
激光接收器。

3.启动激光发射器，发射激光光束照射到运动平台上的反射镜。

4.记录激光接收器接收到的频率数据，并测量反射镜在运动平台上的速
度。

5.利用多普勒效应公式计算出反射镜的运动速度，与实际测得的速度进
行对比。

五、注意事项
1.实验中需注意激光光束安全，避免直接照射眼睛。

2.反射镜位置调整需准确，确保激光正好反射回激光接收器。

3.实验过程中要小心操作，避免损坏实验装置。

通过本实验，可以深入了解激光多普勒测速的原理与应用，提高实验操作能力和理论水平。

激光多普勒测速课件

信号处理与控制系统的性能直接影响测速结果的准确性和实时性，是整个测速系统的关键部分。
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

激光多普勒测速实验教程

激光多普勒测速实验教程在科学研究和工程实践中，激光多普勒测速技术被广泛应用于测量目标物体的速度和位移。

本文将介绍激光多普勒测速的基本原理、实验装置搭建步骤和实验操作流程，帮助读者了解该技术的应用和实验方法。

1. 概述激光多普勒测速是利用多普勒效应来测量目标物体相对于激光束的速度的技术。

当激光束照射到运动的物体上，如果物体沿激光束的方向运动，就会出现多普勒频移现象。

通过测量多普勒频移，可以计算出物体的速度和运动方向。

2. 实验装置搭建步骤2.1 材料准备•一台激光器•一个光电探测器•一台信号处理器•一根光纤•一个运动的目标物体2.2 搭建步骤1.将激光器和光电探测器分别固定在实验台上，使激光束可以直线照射到目标物体上。

2.将信号处理器连接到光电探测器输出端。

3.将光纤连接激光器和光电探测器，确保信号传输畅通。

4.调整激光束和目标物体的位置，使其正对光电探测器。

3. 实验操作流程3.1 校准1.打开激光器和信号处理器，初始化设备。

2.调整激光束位置，确保准确照射到目标物体上。

3.根据实验需要，设置信号处理器的参数，包括灵敏度和采样频率等。

3.2 实验操作1.将目标物体放置在激光束前方，并启动其运动。

2.通过信号处理器读取激光多普勒信号。

3.记录和分析信号数据，计算出目标物体的速度和运动方向。

4.反复进行多组实验，验证实验结果的准确性。

4. 结论通过本实验教程的学习，读者可以掌握激光多普勒测速技术的基本原理和实验方法，了解其在速度测量领域的应用和意义。

激光多普勒测速技术在工业、交通等领域具有广泛的应用前景，值得进一步深入研究和探索。

以上是激光多普勒测速实验教程的全部内容，希望对读者对该技术有所帮助。

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。

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
7
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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
8
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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）。
4
第4页/共22页
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
20
第20页/共22页
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。
13
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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

23/23
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
1/23
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
2/23
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
13/23
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。
7/23
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]。

激光多普勒测速仪测速原理

激光多普勒测速仪测速原理宝子！今天咱们来唠唠一个超酷的东西——激光多普勒测速仪。

你可别一听这名字就觉得很复杂，其实呀，原理还是能让人搞明白的呢。

咱先来说说这个多普勒效应。

你有没有过这样的经历呀，当一辆救护车或者警车鸣着笛朝你开过来的时候，你听到的声音是越来越高的，然后它从你身边呼啸而过的时候，声音一下子就变低了。

这就是多普勒效应在声音里的体现啦。

简单来说呢，就是当波源和观察者有相对运动的时候，观察者接收到的波的频率就会发生变化。

那这个激光多普勒测速仪呢，就是把这个多普勒效应用到了激光上。

想象一下，激光就像一群超级有纪律的小士兵，排着整齐的队伍向前冲。

当这些激光小士兵打到一个正在移动的物体上的时候，就像一群小光弹打到了一个跑来跑去的小怪兽身上。

这个时候呢，因为物体在动，激光反射回来的光就发生了频率的变化。

就好像是小光弹被小怪兽撞了一下，然后它们回来的速度和节奏都不一样了。

那这个测速仪是怎么知道这个频率变化的呢？这里面可就有一些小机关啦。

测速仪里面有一些很聪明的装置，它们能够把反射回来的激光和原来发射出去的激光进行对比。

就像是在比较两个合唱团唱歌的节奏一样。

如果反射回来的激光频率变高了或者变低了，这个装置就能精确地测量出来。

你知道吗？这个激光多普勒测速仪可厉害着呢。

它可以测量非常小的物体的速度，小到像微小的颗粒在气流里飘来飘去的速度都能测出来。

比如说在一些科学实验里，科学家们想要知道灰尘颗粒在空气里是怎么运动的，这个测速仪就派上大用场啦。

它就像一个超级侦探，能够把这些小颗粒的一举一动都看得清清楚楚。

而且哦，这个测速仪的精度还特别高。

它就像一个特别细心的小工匠，一点点的误差都不放过。

不管是测量高速运动的物体，还是慢悠悠移动的物体，它都能给出非常准确的速度数值。

这在很多工业生产里可太重要了。

比如说在汽车制造的时候，要测量汽车发动机里一些部件的转速，激光多普勒测速仪就能很精确地完成这个任务，就像一个严格的监工一样，确保每个部件都在正常的速度下运转。

激光多普勒测速..

6/23
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
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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。

激光多普勒测速技术在风洞实验中的应用研究

激光多普勒测速技术在风洞实验中的应用研究随着科技的不断发展，激光多普勒测速技术被广泛应用于风洞试验中。

激光多普勒测速技术能够以非接触式的方式对流体进行测量，并在实验中起到了举足轻重的作用。

一、激光多普勒测速技术介绍激光多普勒测速技术，是指利用激光束从流体中反射回来的光子，来判断流体的流动速度、方向和湍流程度的一种技术。

其原理是根据多普勒效应来测量流体中的速度，即利用激光束入射流体后，光子回传时会出现频率的改变，通过拆分光子频率，并利用计算机进行处理，即可获取流体中某一点的速度信息。

激光多普勒测速技术采用了非接触式测量的方式，不仅能减少试验与被测试物体之间的干扰，也可以提高测试精度，从而充分保证了实验数据的真实可靠性。

同时，在测试过程中可以保持试验环境的封闭性和纯净性，从而有效地避免试验产生干扰和误差。

二、激光多普勒测速技术在风洞实验中的应用激光多普勒测速技术在风洞试验中的应用主要集中在以下几个方面：1. 测量气动力学参数风洞试验中的流体是模拟真实气体的流动状态，因此可以通过激光多普勒测速技术来获取并分析气动力学参数，如气动力、升力、阻力、气动不稳定和压力波等。

2. 研究风洞试验中的流动特性通过激光多普勒测速技术可以对风洞实验中的流动状态进行研究和分析，可帮助实验人员进行实验室与实际应用之间的转化。

3. 研究风描和气流噪声在飞行器设计中，风洞实验中的气流噪声和风描是非常重要的指标，可以通过激光多普勒测速技术来进行测量和研究，以提高飞行器的安全性和稳定性。

4. 测量流血和轮廓线激光多普勒测速技术还可以用来测量风洞实验中的流血和模型的轮廓线，从而实现高精度的数据分析和建模。

三、总结激光多普勒测速技术在风洞试验中的应用是相当广泛的，通过此项技术，我们可以获取到实验数据的精确性和可靠性。

在未来的研究中，激光多普勒测速技术将继续发挥着重要的作用，并为实验室和车间等场所的使用提供更加高效、精确而可靠的技术手段。