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什么是激光多普勒測(cè)速儀?激光多普勒測(cè)速儀的應(yīng)用及原理

更新時(shí)間:2024-05-24      瀏覽次數(shù):1149

什么是激光多普勒測(cè)速儀?

激光多普勒測(cè)速儀是利用激光多普勒效應(yīng)的速度測(cè)量裝置。

通過將激光束照射到待測(cè)物體上來測(cè)量移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)物體的速度。激光多普勒測(cè)速儀的優(yōu)點(diǎn)是分辨率高,可以檢測(cè)反向旋轉(zhuǎn)等旋轉(zhuǎn)方向。

當(dāng)被測(cè)物體為氣體或液體時(shí),激光多普勒測(cè)速儀稱為激光多普勒測(cè)速儀。激光多普勒海流計(jì)通過將激光束照射到混合在氣體或液體流中的微小水滴上來測(cè)量氣體或液體流的速度。

激光多普勒測(cè)速儀的應(yīng)用

激光多普勒測(cè)速儀用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體(如皮帶)和旋轉(zhuǎn)物體(如滾筒、電機(jī)和齒輪)的速度。它還用于檢測(cè)電梯何時(shí)打開和關(guān)閉??梢詼y(cè)量多種物體,包括紙張、建筑材料、鋁箔、電纜、奶酪(食品)和鐵板。

激光多普勒海流計(jì)用于流體力學(xué)研究的基礎(chǔ)領(lǐng)域和工業(yè)測(cè)量,例如飛機(jī)、船舶和汽車等物體周圍的流動(dòng)。例如,在風(fēng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中用于分析車輛和飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)特性,在發(fā)動(dòng)機(jī)中用于分析燃料、空氣燃料混合物、廢氣等的流動(dòng)。

激光多普勒測(cè)速儀原理

激光多普勒測(cè)速儀或風(fēng)速計(jì)都利用多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)是一種現(xiàn)象,當(dāng)產(chǎn)生波的波源(例如聲音或光)和觀察或檢測(cè)波的設(shè)備中的一個(gè)或兩個(gè)移動(dòng)時(shí),觀察到波的頻率發(fā)生變化。

我們?nèi)粘I钪幸粋€(gè)熟悉的例子是救護(hù)車或消防車的警報(bào)聲,當(dāng)它從我們面前經(jīng)過時(shí),聲音會(huì)迅速變化。激光多普勒測(cè)速儀的原理是,當(dāng)移動(dòng)的物體受到光照射時(shí),反射光的頻率發(fā)生變化,通過檢測(cè)該反射光來確定速度。偏移的頻率比光小,難以檢測(cè),因此通過疊加原始光源的光來檢測(cè)。

有關(guān)激光多普勒測(cè)速儀的其他信息

1. 激光的特點(diǎn)

激光具有有利于檢測(cè)多普勒效應(yīng)的特性。激光是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation"的縮寫,翻譯成日語時(shí),意思是通過受激發(fā)射進(jìn)行光放大輻射。激光具有太陽光等普通光所不具備的四個(gè)特性。

高方向性
由于它具有高方向性,因此光線沿一個(gè)方向直線傳播。

良好的相干性
相干性,翻譯為相干性,是指光的相位有規(guī)律地排列。

波長的寬度很窄。
波長的寬度很窄,導(dǎo)致單色光。

良好的會(huì)聚性
良好的會(huì)聚性是指使用鏡頭將光線聚焦在一點(diǎn)上的容易程度。如果用放大鏡收集太陽光,它會(huì)燒毀紙張,但太陽光有許多不同的波長。盡管我們認(rèn)為我們正在聚焦,但實(shí)際上并不是所有的光都聚焦在一點(diǎn)上。

這是因?yàn)榇嬖诜Q為像差的聚焦誤差。然而,由于激光具有出色的會(huì)聚性,因此很容易使用透鏡將光聚焦在單個(gè)點(diǎn)上。

2. 使用激光多普勒測(cè)速儀測(cè)量氣體和液體

激光多普勒海流計(jì)測(cè)量氣體和液體的速度,需要將微小的示蹤顆粒(例如水滴、硅油和氧化鈦)混合到流中。為了測(cè)量流速,用激光束照射示蹤粒子,檢測(cè)粒子發(fā)射的散射光,并確定示蹤粒子的速度。因此,示蹤粒子很好地跟隨流動(dòng)非常重要。


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