《激光其它測量技術(shù)》ppt課件-文庫吧
2024-12-20 20:35 本頁面
【正文】 場條件的限制，可在任意方向測量，且可使用 大口徑的接收透鏡，粒子散射的光能量極大地得到利 用，信噪比高。進(jìn)人光電探測器的散射光來自兩束具有 同樣強度的光線的交點，它對所有尺寸的散射微粒都發(fā) 生高效率的拍頻作用。避免了信號的“脫落”現(xiàn)象。調(diào)整 時只需根據(jù)兩束光交點處干涉條紋的清晰度進(jìn)行調(diào)整， 使用很方便。 激光多普勒信號非常復(fù)雜： ① 由于流速起伏，所以頻率在一定范圍內(nèi)起伏變 化，是一個變頻信號。 ② 因粒子的尺寸及濃度不同，散射光強發(fā)生變化， 則頻移的幅值也按一定的規(guī)律變化。 ③ 粒子是離散的，每個粒子通過測量區(qū)又是隨機(jī)的， 故波形有斷續(xù)且隨機(jī)變化。 ④ 光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器及電子線路存在噪聲，加上 外界環(huán)境因素的千擾，使信號中伴隨許多噪聲。 信號處理系統(tǒng)的任務(wù)是從這些復(fù)雜的信號中提 取那些反映流速的真實信息，傳統(tǒng)的測頻儀很難滿足 要求。 多普勒信號處理 方法主要有 : 頻譜分析法、 頻率跟蹤法、 頻率計數(shù)法、 濾波器組分析法、 光子計數(shù)相關(guān)法 掃描干涉法等。 1）頻率跟蹤法 2）頻率計數(shù)法 原理 : 計算 n個脈沖的時間 ,計算出多普勒頻移的平均周 期 ,從而計算出頻移 , n為設(shè)定的脈沖數(shù)目 , N為時鐘數(shù) 目 , T為時鐘周期 ?f = 1 TN = n N f n 三、激光多普勒測速技術(shù)的應(yīng)用 激光多普勒測速儀 (LDV)特點 : ? 具有非接觸測量 ? 不干擾測量對象 ? 測量裝置可遠(yuǎn)離被測物體 應(yīng)用 : 生物醫(yī)學(xué) 流體力學(xué) 空氣動力學(xué) 燃燒學(xué)等領(lǐng)域 /定位 四、多普勒全場測速技術(shù) LDV是對流場中的某一固定點進(jìn)行測量，如要做全 場測量，則需逐點掃描，故只限于變化較小的流 動，不能用于非定量流 多普勒全場測速技術(shù) (Doppler Global Velometer DGV)，可對流體做全場測量，對粒子的選擇、播發(fā) 沒有嚴(yán)格的要求，特別適合于氣流測量。 利用了某些物質(zhì)的選擇吸收特性，把多普勒頻移轉(zhuǎn) 換成光的強度，通過視頻相機(jī)拍攝后進(jìn)行處理，獲 得全場的速度信息，從而實現(xiàn)全場、實時及三維測 量。 一般工作在 f1f2段，中 心頻率 fi處于激光器的 中心頻率附近， f1f2 的帶寬約為 600MHz。 由于不同頻率對應(yīng)不同 的透過率，這樣把頻率 變化轉(zhuǎn)化為光強的大小 分子碘、溴蒸氣或堿蒸氣是最合適的吸收物質(zhì)，它們的 原子和分子有很多吸收線能匹配現(xiàn)有的激光頻率，氫粒 子激光的 nm譜線在碘吸收線的近旁， YAG激光倍 頻后的 。 ? 將分子蒸氣灌注在一個密封容器中，并保持恒 溫，如把緩沖氣體加進(jìn)分子蒸氣室中，可增加吸 收區(qū)以擴(kuò)寬頻率范圍。由于從不同方向人射于分 子蒸氣的光線互不干擾，故可對整個視場各點同 時進(jìn)行測量。此分子室成為一個分析器，或稱做 鑒頻器，它是本技術(shù)的一個關(guān)鍵部件。 ? 光線經(jīng)過鑒頻器后 ,轉(zhuǎn)化為光強分布術(shù)的一個關(guān)鍵 部件。用一臺視頻相機(jī) (如 CCD攝像機(jī) )對被光屏 照明的物面進(jìn)行拍攝，記錄由該物面散射并透過 鑒頻器后的光線。視頻信號采集后送人計算機(jī)進(jìn) 行分析處理，得到實時的全場定量速度值。 3D速度測量 : 需要三套測量裝置 ,不同放置來建立方 程獲得 2. 測量裝置 I I ??
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