基于PASCO数据采集装置的激光测速实验探究.pdfVIP

第31卷第8期 大学物理 V01．3lNo．8 COLLEGE 2012年8月 PHYSICS Aug．2012 基于PASCO数据采集装置的激光测速实验探究 孙双鹏，吴 万，王福娟，蔡志岗 (中山大学物理科学与工程技术学院，广东广州510275) 摘要：探究了基于光多普勒效应和PASCO数据采集装置的激光测速实验，分别获取了液体流速和固体(光纤探针)运动 速度的多普勒信号，利用多普勒信号可以测定它们的速度，并用“双光纤测速法”对比说明了测固体运动速度的精度． 关键词：多普勒效应；激光流速仪；探针；PASCO 中图分类号：O439 文献标识码：A 文章编号：1000—0712(2012)08·0049-04 现今的激光流速仪以其测量精度高、测量范围 两者对比可知，横向情况中小量u／c比纵向情 大、可作逐点瞬时测量、非接触测量等优点¨1越来 况要高一阶，故横向多普勒效应中频率变化要远远 越受到人们的重视，也越来越得到广泛的应用．本文 小于纵向，可忽略不计旧。．本文的实验是基于光的 探究了利用PASCO数据采集装置的激光测速实验，纵向多普勒效应． 测量了液体的流速，还利用探针测速法测得了光纤 1．2激光流速仪的原理 运动的速度．在测量流速的过程中，获得了流体杂质 双光路散射模式的激光流速仪原理”。如图1所 粒子散射光信号图谱，并分析了此图谱的研究价值 不． 和意义． 两束夹角为2p的相 干激光相交在流体中的粒 1 实验原理 子上，粒子运动的速度为 1．1光多普勒效应 11,．粒子接收到左侧光的频 光多普勒效应是指当光源和接收器之间有相对 率是 运动的时候，接收器接受到的光波频率不等于光源 0] yl=矽。[1一(u／c)sin 的频率，而是有一定频移现象． (4) ／ 2 接收到右侧光的频率是 ／1一冬 0] 矽，。矿。——■I Ll，㈩ 矽2=12。[1+(u／c)sin 肾圪警1▲=二二=上 (5) 粒子发出的散射光是两频 式(1)中，Ⅳ。是光源发出的光的频率，1]r是接收到的 光频率，“为相对运动的速度，西为相对运动速度的 移后的光的叠加，两频率 方向和光源与接收器连线之间的夹角． 相近的光叠加后产生一个 图1双光束散射模式 拍频： 当咖=0。时，为纵向多普勒效应(u／c非常小，取 2u1,sin0 2usin 0