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多普勒测速仪是怎样工作的

发布时间:2019-09-21 20:39 来源:未知 编辑:admin

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  从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了,就好像一个人正在关手风琴。这个动作的结果产生一个明显的较高的音调。当火车离去时,声波传播开来,就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应。

  检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。从测速仪里射出一束射线,射到汽车上再返回测速仪。测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较。返回波长越紧密,前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大。

  激光多普勒测速仪是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号,再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。由于是激光测量,对于流场没有干扰,测速范围宽,而且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,是目前世界上速度测量精度最高的仪器。

  LDV/PDPA测速工作原理可以用干涉条纹来说明。当聚焦透镜把两束入射光以?角会聚后,由干激光束良好的相干性,在会聚点上形成明暗相间的干涉条纹,条纹间隔正比干光波波长,而反比干半交角的正弦值。当流体中的粒子从条纹区的方向经过时,会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波,称为多普勒信号。这列光波强度变化的频率称为多普勒频移。经过条纹区粒子的速度愈高,多普勒频移就愈高。将垂直于条纹方向上的粒子速度,除以条纹间隔,考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系。LDV/PDPA系统就是利用速度与多谱勒频移的线性关系来确定速度的。各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比,利用监测到的相位差可以来确定粒径。

  LDV/PDPA系统从功能上分为:光路部分、信号处理部分。光路部分:采用He-Ni激光器或Ar离子激光器,是因为它们能够提供高功率的514.5nm,488nm,476.5nm三种波长的激光。带有频移装置的分光器将激光分成等强度的两束,经过单模保偏光纤和光纤耦合器,将激光送到激光发射探头,调整激光在光腰部分聚焦在同一点,以保证最小的测量体积,这一点就是测量体即光学探头。接受探头将接受到的多普勒信号送到光电倍增管转化为电信号以及处理并发大,再至多普勒信号分析仪分析处理后至计算机记录,配套系统软件可以进行数据处理工作。在流场中存在适当示踪粒子的倩况下,可同时测出流动的三个方向速度及粒子直径。

  TSI公司在国际上第一个生产商业化的LDV/PDPA系统,现在的 TSI公司的LDV/PDPA系统已经拥有4项专利设计,并且在流场、湍流、传质、传热、流型、燃烧研究上有广泛的使用。FSA4000可以处理高达175MHz的多普勒频率,加上40MHz的频移,可以处理1000m/s以上的流场。

  推荐于2017-10-01展开全部从开过来的机车所听到的声波间的距离被压缩了,就好像一个人正在关手风琴。这个动作的结果产生一个明显的较高的音调。当火车离去时,声波传播开来,就出现了较低的声音--这种现象被称为“多普勒”效应。

  检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。从测速仪里射出一束射线,射到汽车上再返回测速仪。测速仪里面的微型信息处理机把返回的波长与原波长进行比较。返回波长越紧密,前进的汽车速度也越快--那就证明驾驶员超速驾驶的可能性也越大。

  激光多普勒测速仪是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号,再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。由于是激光测量,对于流场没有干扰,测速范围宽,而且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,是目前世界上速度测量精度最高的仪器。

  LDV/PDPA测速工作原理可以用干涉条纹来说明。当聚焦透镜把两束入射光以?角会聚后,由干激光束良好的相干性,在会聚点上形成明暗相间的干涉条纹,条纹间隔正比干光波波长,而反比干半交角的正弦值。当流体中的粒子从条纹区的方向经过时,会依次散射出光强随时间变化的一列散射光波,称为多普勒信号。这列光波强度变化的频率称为多普勒频移。经过条纹区粒子的速度愈高,多普勒频移就愈高。将垂直于条纹方向上的粒子速度,除以条纹间隔,考虑到流体的折射率就能得到多普勒频移与流体速度之间线性关系。LDV/PDPA系统就是利用速度与多谱勒频移的线性关系来确定速度的。各个方向上的多普勒频率的相位差和粒子的直径成正比,利用监测到的相位差可以来确定粒径。

  LDV/PDPA系统从功能上分为:光路部分、信号处理部分。光路部分:采用He-Ni激光器或Ar离子激光器,是因为它们能够提供高功率的514.5nm,488nm,476.5nm三种波长的激光。带有频移装置的分光器将激光分成等强度的两束,经过单模保偏光纤和光纤耦合器,将激光送到激光发射探头,调整激光在光腰部分聚焦在同一点,以保证最小的测量体积,这一点就是测量体即光学探头。接受探头将接受到的多普勒信号送到光电倍增管转化为电信号以及处理并发大,再至多普勒信号分析仪分析处理后至计算机记录,配套系统软件可以进行数据处理工作。在流场中存在适当示踪粒子的倩况下,可同时测出流动的三个方向速度及粒子直径。

  TSI公司在国际上第一个生产商业化的LDV/PDPA系统,现在的 TSI公司的LDV/PDPA系统已经拥有4项专利设计,并且在流场、湍流、传质、传热、流型、燃烧研究上有广泛的使用。FSA4000可以处理高达175MHz的多普勒频率,加上40MHz的频移,可以处理1000m/s以上的流场。

  所以,对于3D PDPA系统,由于采样时间长,激光器的要求是稳定,能够长时间稳定工作,而且三个波长的能量要求尽量相当,以保证三维速度测量的准确性,所以TSI公司选用了价格较贵,但是质量稳定的世界激光器第一品牌相干公司的激光器。在光路设计上,要求能够保证高的信噪比以及方便调节易于用户使用。这就要求在光纤探头的调节上,即要求调节范围宽,又要求调节精度高。而且在多维测量中,多束激光要求聚焦到同一点,TSI公司提供专门的调节工具,从根本上保证了信号的质量。世界绝大多数有关激光测速的文章、论文、试验结果都是采用TSI公司的产品获得。TSI公司的多普勒激光测速仪的性能稳定,质量可靠,已经在世界范围内得到客户的证明。

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