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激光多普勒测速仪 3-D LDA LDA 历史 基本原理 1、运动光源→←静止观察者（相对接近） 2、静止光源←→运动观察者（相对离开） 3、静止光源—运动粒子—固定观察者 二次光学Doppler效应 多普勒频移或多普勒频率：fD=fi-fs 光外差检测 光学模式 1、参考光模式 基本原理 基本原理－干涉条纹模型 基本原理－干涉条纹模型 基本原理 光学模式 3、双光束双散射模式（前向型） 光学模式 3、双光束双散射模式（前向型） 光学模式 3、双光束双散射模式（后向型） 光学模式 3、双光束双散射模式（后向型） LDA系统 激光发射系统 粒子 散射光接收系统 信号处理系统 LDA 基本组成 激光发射系统－激光器 粒子的跟随特性 粒子的选择 Doppler信号－时域 LDA 的特点 * * 1964 最早的激光多普勒测速仪是由Yeh和 Cummins研制成功 1964—1973 实验室探讨性研究阶段 1974—1983 相对成熟阶段 1984—1993 发展提高阶段 近十年 功能扩展阶段 光学多普勒效应： 当光源与观察者之间有相对运动时，观察者接收到的光的频率与光源的频率是不同的，其频率差称为多普勒（Doppler）频移（或称多普勒频率, fD） 基本原理 基本原理 基本原理 基本原理 光电检测器 干涉条纹模型 －控制体 r0:激光的束腰半径 氩离子激光器 增益介质：气体态的氩离子，气体激光器 激励：放电 功率：5W，激励功率：25KW 激光谱线：有10条，最强的是： 蓝光：4880 埃 绿光：5145 埃 从粒子的跟随特性来讲： 1）粒子的直径要小些； 2）粒子的密度和流体的密度要相当 3）无毒、无污染，不会相变，不会发生化 学反应  从散射特性考虑： （1）应适当选取粒径较大，且粒径较为一致的球形 粒子； （2）粒子的散射截面大、散射效率高； （3）在后向散射光接收光路中，应选择导电性能好 的粒子。 综合考虑： 空气中：0.1～1μm，CO2（干冰或烟雾等）、DOP（磷苯二酸二甲脂) 水中：1～10μm，铝粉、TiO2、花粉、脱脂奶粉、十二烷基硫酸钠 散射光功率： a) 散射粒子是随机、间断地通过测量体，一颗粒子通过测量体产生一个猝发（Burst）信号，如图(5-1)所示。 b)?Doppler信号的包络呈高斯曲线。 c) Doppler信号由直流和交流两部分组成 时域信号(HPF前）：