激光多普勒测速和激光测距课件.ppt

* * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术基础 2. 激光多普勒测速原理 1）多普勒测速原理 如图。由于v/c非常小，只取级数展开的前两项，即 激光多普勒测速原理图 L α1 α2 v Q D S R 考虑流体中的速度为c/n，将v换成纵向分量 * * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术基础 2. 激光多普勒测速原理 1）多普勒测速原理 探测器接收到的两束光频率之差为（忽略横向效应） 因 ，若 则得 于是，流速为 测量出探测器 上的拍频信号， 就可以得到Δf， 也就可以得到v * * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术基础 2. 激光多普勒测速原理 2）频移信号的检测 光混频技术（外差干涉）： 方式： 零差； 外差。 * * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术应用 1. 管道内水流的测量 * * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术应用 2．血液流速测量 多维流速的测量 1D速度需要1对光束， 2D速度则要2对光束， 2对光束通常做在一个激光头内，且两对光束平面正交。 3D速度则要3对光束。 通常由一个1D激光头和一个2D激光头组成，调节两者之间的相对位置，可测得理想的三维速度。 3D激光多普勒测速仪 Measurement of air flow around ahelicopter rotor model in a wind tunnel Photo courtesy of University of Bristol, UK Measurement of water flow inside a pump model Photo courtesy of Grundfos A/S, DK Measurement of flow field around a 1:5 scale car model in a wind tunnel Photo courtesy of Mercedes-Benz, Germany Measurement of wake flow around a ship model in a towing tank Photo courtesy of Marin, the Netherlands Measurement of air flow field around a ship model in a wind tunnel Photo courtesy of University of Bristol, UK Measurement of flow around a ship propeller in a cavitation tank .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 激光多普勒测速和激光测距 * 目 录 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术基础 激光多普勒测速技术应用 激光测距技术 脉冲激光测距 相位激光测距 * * * 激光多普勒测速技术 概述 1842年奥地利科学家Doppler等人首次发现，任何形式的波传播，波源、接收器、传播介质或散射体的运动会使频率发生变化——多普勒效应。 * * 激光多普勒测速技术 1964年，Yeh和Cummins观察到水流中粒子的散射光有频移，首次证实了可用激光多普勒频移技术来确定粒子流动速度。 目前，激光多普勒频移技术已广泛地应用到流体力学、空气动力学、燃烧学、生物医学以及工业生产中的速度测量。 * * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术基础 1. 多普勒效应 当波源与观测者之间有相对运动时，观测者所接收到的频率不等于波源振动频率，此现象称为多普勒效应。 * * 激光多普勒测速技术 多普勒在其声学理论中指出，在声源、介质、观测者存在相对运动时，观测者接收到的声波频率与声源频率不同的现象就是声学多普勒效应。 爱因斯坦在《论物体的电动力学》中指出，当光源与观测者有相对运动时，观测者接收到的光波频率与光源频率不同，即存在光（电磁波）多普勒效应。 声学多普勒效应与波源及观测者 相对于介质运动有关，光学多普 勒效应只与光源和观测者之间的 相对运动有关，因此，声学（机 械波）和光学（电磁波）的多普 勒效应有本质区别。 * * 激光多普勒测速技术 激光多普勒测速技术基础 1. 多普勒效应 1）声多普勒效应原理 声波是依赖于介质传播的，离开介质就谈不上波的存在。 设声源的频率为 f，声波在媒质中的速度为v，波长λ=v/f ①声源不动，观测者相对于媒质以速度v1运动 设声源相对于介质静止，观测者迎向声源运动，则声波相对于观测者的速度不再是v，而是v+v1，则观测者