激光多普勒测速技术..

中小部位流速。高的空间分辨率经常使用于边界层 、薄层流体及狭通道场合的测量。
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激光多普勒测速技术的特点
（3）动态响应快：速度信号以光速传 播，惯性极小，只要配以适当的信号处理 机，可进行实时测量，是研究涡流、测量 瞬时脉动速度的新方法。
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激光多普勒测速技术的特点
（4）测量精度高：测量所采用的公式是一个精
统和信号处理器方面有了很大的发展。光束扩展，空 间滤波，偏振分离，频率分离，光学频移等近代光学 技术相继应用到激光测速仪中。 （3）1981年至今。在此期间，应用研究得到快速发 展。
福建农林大学交通学院 2007级物流管理2班 徐建福
激光多普勒测速技术的原理
激光测速的原理大致是这样：激光束 射向流动着的粒子，粒子发出的散射光的
的多普勒效应来对流体或固体速度进行测量的一
种技术，广泛应用于军事、航空航天、机械、能 源、冶金、水利、计量、医学、环保等领域。
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激光多普勒测速技术的发展
（1）1964至1972年，这是激光测速发展的初期。在
此期间，大多数的光学装置都比较简单，用各种元件 拼搭而成，光学性能和效率不高
（2）1973至1980年，在此期间，激光测速在光学系
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激光多普勒测速技术的应用
激光多普勒测速仪是利用激光多普勒效应来测量 流体或固体运动速度的，通常由五个部分组成：激光 器，入射光学单元，接收或收集光学单元，多普勒信 号处理器和数据处理系统或数据处理器。它可以精确 方便地测算出船舶航行的速度，使现代大型船舶进出 港口变得十分容易。一般的船用测速仪只能测出船与 海水之间的速度，而不能测得船与海底的相对速度。 由于海水是随风浪而动的，有时即使船速很小，但风 浪很大时，船相对于海底的速度仍然很大，这就给船 舶靠岸造成了很大的困难。
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激光多普勒测速技术的应用
近年来迅速形成的力学分支——生物力学，他把血 液流体力学作为一个重要的研究课题，推动了激光多普 勒测速的研究。它是利用多普勒效应原理，对运动的脏 器和血流进行探测的仪器。其中，经颅多普勒是一个有 效的无创伤性的脑血管检查方法，属超声检查范围，因 此对受检查者毫无创伤和痛苦。许多脑血管检查方法如 放射性核素的脑血流量测定、脑血管造影、数字减影血 管造影等均具有一定创伤性及并发症，经颅多普勒安全 、无创伤性，适宜于普通的临床应用。
激光多普勒测速技术
学院：机械工程学院
专业：仪器科学与技术
学号：314101002268
姓名：陈静
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整 体 框 架
1 激光多普勒测速技术发展
2 激光多普勒测速技术原理 3 激光多普勒测速技术特点 4 激光多普勒测速技术应用
激光多普勒测速技术的发展
激光多普勒测速技术(LDV)是伴随着激光器的 诞生而产生的一种新的测量技术，它是利用激光
量探头。测量过程对流场无干扰，不影响流场分 布，这对回旋流场尤为适用，可测远距离的速度 场分布或狭窄流道中的速度分布。也可很方便地 在恶劣环境中如火焰、腐蚀性流体内进行测量。
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激光多普勒测速技术的特点
（2）空间分辨率极高：目前测点可小于10-4mm3
，随着所用激光波长的减小，光路和聚焦元件性能
的改进，还可以进一步缩小。已可测出直径10μm
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激光多普勒测速技术的应用
1 多普勒雷达
2 多普勒测速仪 3 血液流动的研究 4 超音速风洞中激光测速
激光多普勒测速技术的应用
多普勒雷达工作原理为：当雷达发射一固定频率的 脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发 射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒 频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度； 根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。 同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除 干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号 。所以脉冲多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强 ，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。
频率改变了，通过光电装置测出频率的变
化，就测得了粒子的速度，也就是流动的
速度。
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激光多普勒测速技术的原理
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激光多普勒测速技术的原理
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激光多普勒测速技术的特点
优 点
速度方向的灵敏度好 测量精度高
空间分辨率极高，测量量程大 属于非接触测量，动态响应快
激光多普勒测速技术的特点
（1）属于非接触测量：激光束的交点就是测
在测纯净的水或空气速度时，必须由人 工掺入适当的粒子作散射中心。 被测流体要有一定的透明度，管道要有透明 窗口。
激光多普勒测速技术的特点
尽管如此，这种测速方法所具有的优越性，使它在许多场合成为一种
必不可少的检测手段。多年的研究使多普勒测速仪技术得以迅速发展，从
不能辨别流向到可以辨别流向，从一维测量发展到多维测量，围绕这一技 术的基本原理、设计方法和应用技术，学者们曾在有关杂志及重大国际会 议上发表了许多论文。早在七十年代就有重要著作面世，而且它的应用面 也不断扩大，从流体测速到固体测速，从单相流到多相流，从流体力学实 验室速度场测量到实际上较远距离的大气风速测量，从一般气、液体速度 测量到人体血管中血流速度测量，其应用范围有了极大的扩展。反过来， 各类应用对这一测速技术及测速仪器也提出许多更新更高的要求。
确的物理关系式，基本上与流体的其他特征（如温 度、压力、密度及黏度）无关，通过光路计算和保 证制造精确后，可不考虑光路系统误差，系统测量 精度很高，因而可用他来校正其他类型测速仪器。
测速精度一般可达0.5%~1.0%。
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激光多普勒测速技术的特点
（5）测量量程大：因为频差与速度成简单线性 关系，不论低速或高速都不需校正，他允许有很
大的频移，目前已能测0.1mm/s到2000m/s的速度
，这是普通测速仪不能比拟的。
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激光多普勒测速技术的特点
（6）测量速度方向的灵敏性好：因光 束分离器旋转时测点不变，所以可方便地
测量任意方向的速度分量，并可用作常量
二维流动的测量研究。
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激光多普勒测速技术的特点
缺 点
价格较贵Leabharlann Baidu
流速很高时要求提高激光输出功率， 由于信号频率很高而使信号 处理困难
血液流速测量原理图
激光多普勒显微镜光路图
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激光多普勒测速技术的应用
激光风速计在风洞中的使用不如在测量液流中 那样普遍，其一是风洞不易建造，其二是空气中尘 埃下沉，很少甚至不可能产生自然的散射中心，而 在液体中由于存在着细小的尘埃，总是很自然地形 成散射中心。因此在风洞中必须掺入少量烟尘等微 粒，这就使得这种系统变得复杂。美国阿诺德工程 发展中心应用激光多普勒测速技术对一英尺超音速 风洞中激波附面层，机翼外挂物等多种系统进行了 测量，获得了很好的结果。