激光多普勒测速技术.

学院：机械工程学院专业：仪器科学与技术学号：314101002268姓名：陈静激光多普勒测速技术11激光多普勒测速技术发展2激光多普勒测速技术原理3激光多普勒测速技术特点4激光多普勒测速技术应用整体框架激光多普勒测速技术(LDV)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、计量、医学、环保等领域。激光多普勒测速技术的发展3福建农林大学交通学院2007级物流管理2班徐建福（1）1964至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（2）1973至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。（3）1981年至今。在此期间，应用研究得到快速发展。激光多普勒测速技术的发展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。激光多普勒测速技术的原理5激光多普勒测速技术的原理6激光多普勒测速技术的原理7属于非接触测量，动态响应快空间分辨率极高，测量量程大测量精度高速度方向的灵敏度好优点`激光多普勒测速技术的特点激光多普勒测速技术的特点9（1）属于非接触测量：激光束的交点就是测量探头。测量过程对流场无干扰，不影响流场分布，这对回旋流场尤为适用，可测远距离的速度场分布或狭窄流道中的速度分布。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。激光多普勒测速技术的特点10（2）空间分辨率极高：目前测点可小于10-4mm3，随着所用激光波长的减小，光路和聚焦元件性能的改进，还可以进一步缩小。已可测出直径10μm中小部位流速。高的空间分辨率经常使用于边界层、薄层流体及狭通道场合的测量。激光多普勒测速技术的特点11（3）动态响应快：速度信号以光速传播，惯性极小，只要配以适当的信号处理机，可进行实时测量，是研究涡流、测量瞬时脉动速度的新方法。激光多普勒测速技术的特点12（4）测量精度高：测量所采用的公式是一个精确的物理关系式，基本上与流体的其他特征（如温度、压力、密度及黏度）无关，通过光路计算和保证制造精确后，可不考虑光路系统误差，系统测量精度很高，因而可用他来校正其他类型测速仪器。测速精度一般可达0.5%~1.0%。激光多普勒测速技术的特点13（5）测量量程大：因为频差与速度成简单线性关系，不论低速或高速都不需校正，他允许有很大的频移，目前已能测0.1mm/s到2000m/s的速度，这是普通测速仪不能比拟的。激光多普勒测速技术的特点14（6）测量速度方向的灵敏性好：因光束分离器旋转时测点不变，所以可方便地测量任意方向的速度分量，并可用作常量二维流动的测量研究。被测流体要有一定的透明度，管道要有透明窗口。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。流速很高时要求提高激光输出功率，由于信号频率很高而使信号处理困难价格较贵缺点`激光多普勒测速技术的特点激光多普勒测速技术的特点16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。1多普勒雷达2多普勒测速仪3血液流动的研究4超音速风洞中激光测速激光多普勒测速技术的应用激光多普勒测速技术的应用18多普勒雷达工作原理为：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。激光多普勒测速技术的应用19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，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。它可以精确方便地测算出船舶航行的速度，使现代大型船舶进出港口变得十分容易。一般的船用测速仪只能测出船与海水之间的速度，而不能测得船与海底的相对速度。由于海水是随风浪而动的，有时即使船速很小，但风浪很大时，船相对于海底的速度仍然很大，这就给船舶靠岸造成了很大的困难。激光多普勒测速技术的应用20近年来迅速形成的力学分支——生物力学，他把血液流体力学作为一个重要的研究课题，推动了激光多普勒测速的研究。它是利用多普勒效应原理，对运动的脏器和血流进行探测的仪器。其中，经颅多普勒是一个有效的无创伤性的脑血管检查方法，属超声检查范围，因此对受检查者毫无创伤和痛苦。许多脑血管检查方法如放射性核素的脑血流量测定、脑血管造影、数字减影血管造影等均具有一定创伤性及并发症，经颅多普勒安全、无创伤性，适宜于普通的临床应用。激光多普勒显微镜光路图血液流速测量原理图激光多普勒测速技术的应用21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。22谢谢2014年11月