激光多普勒测速讲解.pptx

1激光(jīguāng)多普勒测速讲解第一页，共22页。

26.5激光(jīguāng)多普勒测速激光多普勒测速的原理：用一束单色激光照射到随流体一起(yīqǐ)运动的微粒上，测出其散射光相对于入射光的频率偏移，即所谓的多普勒频移，进而确定流体的速度。第1页/共22页第二页，共22页。

3运动微粒上接收(jiēshōu)到的光源入射光的频率如图6-30所示，静止光源O发出一束频率为的单色光，该单色光入射到与被测流体一起运动(速度为)的微粒(wēilì)Q上，微粒(wēilì)Q接收到的光的频率是图6-30频率为的单色光入射到速度(sùdù)为的微粒Q第2页/共22页第三页，共22页。

4静止接收器上接收到的运动(yùndòng)微粒散射光的频率如图6-31所示，因此(yīncǐ)在S处接收到的散射光的频率应为常采用差频法测量多普勒频移。即将入射光与散射光混频，两

束光“混频”产生的拍频信号的

频率就是多普勒频移。图6-31S处接收到的微粒Q散射光的频率第3页/共22页第四页，共22页。

5差频法测速可分为(fēnwéi)两类：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）；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）。第4页/共22页第五页，共22页。

6参考(cānkǎo)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和分别表示参考光和散射光的电矢量的瞬时值则合成光强I应正比(zhèngbǐ)于合成电矢量的模平方，由四项组成第5页/共22页第六页，共22页。

7参考(cānkǎo)光束型多普勒测速(续)光电倍增管实际感受到的合成光强可表示为光电倍增管输出的光电流正比于它接收到的光强，用复指数函数(zhǐshùhánshù)的实部表达它的规律为多普勒频移为如图6-32可得若入射光在真空(zhēnkōng)中的波长为?i，则有第6页/共22页第七页，共22页。

8双散射(sǎnshè)光束型多普勒测速双散射光束(guāngshù)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。如图6-33所示为干涉条纹型。第7页/共22页第八页，共22页。

9血液流速(liúsù)的测量图6-34是激光(jīguāng)多普勒显微镜光路图第8页/共22页第九页，共22页。

10光纤多普勒测速仪原理图图6-35用于血液(xuèyè)流速测量的光纤激光多普勒测速仪原理图第9页/共22页第十页，共22页。

11管道(guǎndào)内水流的测量双散射(sǎnshè)型测量光路图6-36测量管道内水流(shuǐliú)速度分布的激光多普勒测速系统原理图第10页/共22页第十一页，共22页。

12环形激光(jīguāng)精密测角Sagnac效应(xiàoyìng)：利用一种环形干涉仪，当环形干涉仪转动时，沿顺时针方向传播和沿逆时针方向传播产生的光程差，测量该光程差引起的干涉条纹变化，达到测角的目的。图6-37环形干涉仪的Sagnac效应二者之差为第11页/共22页第十二页，共22页。

13光纤陀螺(tuóluó)光纤陀螺也是基于Sagnac效应。以长度为的光纤绕成直径为的由个圆圈组成的光纤圈，其直径和圆面积可以分别表示为：光程差则可以表示为提高测角精度的方法：加大直径、增加(zēngjiā)圈数。实用的环形激光测角采用光纤陀螺仪。图6-39光纤陀螺仪示意图第12页/共22页第十三页，共22页。

14第5章典型(diǎnxíng)激光器介绍各种工作物质、运转方式的激光器不断出现(chūxiàn)。按工作波段分类：红外和远红外激光器、可见光激光器、紫外和真空紫外激光器、X射线激光器。按运转方式分类：连续激光器、脉冲激光器、超短脉冲激光器。按激光器工作物质分类：固体激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器。第13页/共22页第十四页，共22页。

15固体(gùtǐ)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(lìrú)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。第14页/共22页第十五页，共22页。

16Nd3＋:YAG激光器突出优点：阈值低和具有优良的热学性质，这就使得它适于连续和高重复率工作。Nd3＋:Y