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什么是激光多普勒测速仪?激光多普勒测速仪的应用及原理

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2024/5/24 18:02:20

什么是激光多普勒测速仪?

激光多普勒测速仪是利用激光多普勒效应的速度测量装置。

通过将激光束照射到待测物体上来测量移动或旋转物体的速度。激光多普勒测速仪的优点是分辨率高,可以检测反向旋转等旋转方向。

当被测物体为气体或液体时,激光多普勒测速仪称为激光多普勒测速仪。激光多普勒海流计通过将激光束照射到混合在气体或液体流中的微小水滴上来测量气体或液体流的速度。

激光多普勒测速仪的应用

激光多普勒测速仪用于测量运动物体(如皮带)和旋转物体(如滚筒、电机和齿轮)的速度。它还用于检测电梯何时打开和关闭。可以测量多种物体,包括纸张、建筑材料、铝箔、电缆、奶酪(食品)和铁板。

激光多普勒海流计用于流体力学研究的基础领域和工业测量,例如飞机、船舶和汽车等物体周围的流动。例如,在风导实验中用于分析车辆和飞机的空气动力学特性,在发动机中用于分析燃料、空气燃料混合物、废气等的流动。

激光多普勒测速仪原理

激光多普勒测速仪或风速计都利用多普勒效应。多普勒效应是一种现象,当产生波的波源(例如声音或光)和观察或检测波的设备中的一个或两个移动时,观察到波的频率发生变化。

我们日常生活中一个熟悉的例子是救护车或消防车的警报声,当它从我们面前经过时,声音会迅速变化。激光多普勒测速仪的原理是,当移动的物体受到光照射时,反射光的频率发生变化,通过检测该反射光来确定速度。偏移的频率比光小,难以检测,因此通过叠加原始光源的光来检测。

有关激光多普勒测速仪的其他信息

1. 激光的特点

激光具有有利于检测多普勒效应的特性。激光是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写,翻译成日语时,意思是通过受激发射进行光放大辐射。激光具有太阳光等普通光所不具备的四个特性。

高方向性
由于它具有高方向性,因此光线沿一个方向直线传播。

良好的相干性
相干性,翻译为相干性,是指光的相位有规律地排列。

波长的宽度很窄。
波长的宽度很窄,导致单色光。

良好的会聚性
良好的会聚性是指使用镜头将光线聚焦在一点上的容易程度。如果用放大镜收集太阳光,它会烧毁纸张,但太阳光有许多不同的波长。尽管我们认为我们正在聚焦,但实际上并不是所有的光都聚焦在一点上。

这是因为存在称为像差的聚焦误差。然而,由于激光具有出色的会聚性,因此很容易使用透镜将光聚焦在单个点上。

2. 使用激光多普勒测速仪测量气体和液体

激光多普勒海流计测量气体和液体的速度,需要将微小的示踪颗粒(例如水滴、硅油和氧化钛)混合到流中。为了测量流速,用激光束照射示踪粒子,检测粒子发射的散射光,并确定示踪粒子的速度。因此,示踪粒子很好地跟随流动非常重要。


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