激光相位多普勒技术
激光多普勒测速仪(LDV)相位多普勒粒子分析仪(PDPA)
全息摄影与普通摄影的区别
类别
记录方式
全息摄影
物束光与参考光束
记录内容
成像介质
影像观察 方式
色彩表现 影像特点
物体散射光的强度及相位 信息
记录后称全息片 （全灰色调） 一般借助激光还原观看
彩色干涉条纹图像 三度空间立体感的景物， 只有散射光线而并无实物
一般摄影
光学镜头成像 （物束光） 景物本身或 反射光强度 感光胶片
眼睛直接观看
彩色物体图像 平面物体图像
激光全息摄影包括两步：
◇ 记录 ◇ 再现
全息记录过程
把激光束分成两束；一
束激光直接投射在感光 底片上,称为参考光束； 另一束激光投射在物体 上，经物体反射或者透 射，就携带有物体的有 关信息，称为物光束.物 光束经过处理也投射在 感光底片的同一区域上. 在感光底片上，物光束 与参考光束发生相干叠 加，形成干涉条纹，这 就完成了一张全息图。
预先标定粒 径与信号可 见度或幅值 的关系
LDV信号测粒径只能用于一些
简单、粒子浓度很低的流动
Doppler信号中的最大、最小和基底值
1.3 激光多普勒测速仪的外差检测模式
•参考光束系统：参考光直接照 射到光检测器去同散射光束进 行光学外差。
可用光阑受到严格限制，光路安
பைடு நூலகம்
排、接收光阑、粒子浓度与可达
md (m 1) 4
2sin( / 2) d R
2.2 相位多普勒测粒要点
• PD法的测量原理与光散射干涉法密切相关，即以波长作 为测量标尺。
• PDPA中两入射光束的交角较小（约5°），同时测量容积 保持较少的条纹数（5-8条），但PDPA的接收光学至少基 于2个（通常3个,可解决相位模糊问题）光电检测器。
激光多普勒原理(一)
激光多普勒原理(一)激光多普勒什么是激光多普勒？•激光多普勒是一种使用激光技术来探测目标物体相对运动速度的测量方法。
•多普勒效应是指当光源和物体相对运动时，光的频率会发生变化的现象。
•激光多普勒利用多普勒效应原理，通过测量激光的频率变化来计算出目标物体的速度。
原理解析1.激光的发射和接收–使用激光器发射一束单色激光。
–通过透镜将激光聚焦成一束细小的光斑照射到目标物体上。
–反射的激光经过透镜再次聚焦到光电探测器上。
2.多普勒效应的测量–当激光照射到静止物体上时，反射回来的激光频率和发射时的激光频率相同。
–当激光照射到运动的物体上时，反射回来的激光频率会发生变化。
–若目标物体远离光源运动，反射回来的激光频率较发射时的激光频率低，称为红移。
–若目标物体靠近光源运动，反射回来的激光频率较发射时的激光频率高，称为蓝移。
3.计算目标速度–利用多普勒效应的原理，可以通过测量激光频率的变化来计算目标的相对速度。
–通过测量反射激光的频率变化，可以得到目标物体的速度大小和方向。
–根据频率变化的大小和方向，可以判断目标物体是远离还是靠近光源运动，以及速度的快慢。
应用领域•汽车行业：激光多普勒可以用于测量车辆的速度和距离，常用于自动驾驶系统和车辆防撞系统。
•气象学：激光多普勒雷达可以用于测量风速和风向，用于天气预测和气象研究。
•医学领域：激光多普勒可用于测量血流速度和方向，常用于心血管疾病的诊断和治疗。
•航天领域：激光多普勒可以用于测量卫星和火箭的速度和轨道参数，用于航天器的导航和控制。
结论激光多普勒作为一种先进的测量技术，可以准确地测量目标物体的速度和方向。
其原理简单，应用领域广泛。
在各个领域的科研和工程中，激光多普勒都扮演着重要的角色，为人们的生活带来更多便利和安全。
工作原理1.激光的发射和接收–激光器将光能转换为一束单色激光，并通过透镜将激光聚焦成一束细小的光斑。
–光斑照射到目标物体上，并反射回来。
–反射回来的激光再次经过透镜聚焦到光电探测器上，光电探测器将光信号转化为电信号。
激光多普勒测量原理
激光多普勒测量原理激光多普勒测量的原理是通过激光束照射到目标物体上，并通过接收器接收反射回来的激光信号。
当目标物体相对于测量仪器运动时，反射回来的激光信号会发生频率偏移。
根据多普勒效应的原理，目标物体靠近接收器时，发射回来的激光信号频率会增加，而当目标物体远离接收器时，发射回来的激光信号频率会减小。
通过测量这种频率偏移，就可以得到目标物体的速度。
激光多普勒测量可以被广泛应用于多个领域。
在医学上，激光多普勒测量被用于检测血液流速，例如心脏血流速度和血管中的动脉和静脉速度。
在气象学中，激光多普勒测量可以用来测量风速和风向，从而提供天气预报中的重要信息。
此外，激光多普勒测量也被应用于雷达系统中，用于测量飞机、船只等目标物体的速度和方向。
激光多普勒测量的具体实现是通过激光干涉仪来完成的。
激光干涉仪是一种利用激光的相干性原理来测量距离或速度的装置。
激光干涉仪将激光光束分为参考光束和测量光束。
参考光束经过分束器分为两部分，一部分直接射入光电探测器进行检测，另一部分经过反射镜反射回来与测量光束进行干涉。
测量光束照射到目标物体上，然后反射回来与参考光束进行干涉。
干涉后的光束将会产生干涉条纹，条纹的密度和移动速度与目标物体的速度有关。
通过对干涉条纹进行分析，可以测量目标物体的速度。
利用光电探测器检测干涉条纹的位移，可以计算出目标物体的速度和方向。
激光多普勒测量具有高度精确的特点，可以测量非常小的速度变化。
它还具有非接触测量的特点，不需要物体与仪器直接接触，减少了仪器磨损和目标物体扰动的可能性。
此外，激光多普勒测量也可以同时测量多个目标物体的速度，提高了测量效率。
总结起来，激光多普勒测量利用激光束照射到目标物体上，通过测量反射回来的激光信号的频率偏移来计算目标物体的速度。
通过激光干涉仪的干涉效应，可以实现对目标物体速度的高精度测量。
激光多普勒测量具有广泛的应用领域，包括医学、气象学和雷达系统等。
它不仅具有高精度和非接触测量的特点，还能够同时测量多个目标物体的速度。
激光诱导荧光与相位多普勒分析法测定 DISI喷雾生物燃料液滴蒸发速率
激光诱导荧光与相位多普勒分析法测定DISI喷雾生物燃料液滴蒸发速率（论文部分内容摘抄）DISI（即充电直喷式火花点火），生物组分汽油喷雾的雾化和蒸发取决于相应的替代燃料混合物的理化性质。
本文的重点是估计分层燃烧条件下喷雾的生物燃料蒸发率。
通过局部蒸气浓度和温度验证，分析了特定喷雾羽的局部液滴大小。
根据运行条件，不同的理化性质被发现主导着雾化和蒸发行为。
对于中度环境温度和压力，高沸点组分对喷雾中的液滴尺寸和温度分布有强烈的影响。
在分层增压条件下，液滴蒸发过程中，蒸发焓是主导的物理化学性质。
由于内燃机(IC)的缩小和高压增压，发动机的热负荷增加。
充电直喷式火花点火(DISI)发动机的压缩温度越高，对完全燃烧反应链的影响就越大。
该过程链还取决于相应燃料的蒸发焓，而由于在化石燃料中添加生物燃料或合成燃料，燃料种类已经增加。
在汽油混合物的生物成分需要在未来几年内依法增加的背景下，有必要了解汽油和这些替代燃料的雾化和蒸发机理，以优化燃料效率，并最大程度地减少有害排放物的产生。
这需要对在几毫秒内将燃料溶解成成千上万个液滴并同时改变其温度数百开尔文的工艺进行详细分析。
空间分辨的液滴大小分布和相关温度被用来估计雾化与蒸发。
这项工作的重点是蒸发，因此忽略液滴速度，因为我们测量的是非重合的，以实现高液滴大小信号增益。
为了在发动机相关条件下测量温度和浓度分布，应用了激光诱导荧光。
燃料喷雾由两种不同的准分子激光器激发。
荧光信号由双快门ICCD相机记录，使用曝光时间为240纳秒的ICCD相机记录信号，以避免检测到氧分压较低时发生的较持久的磷光。
有双快门模式的元奥仪器PCO （pco.dicam型号）高速相机，将两个记录的图像之间的延迟设置为5微秒。
以匹配PDA液滴大小测量相同位置的方式评估原始数据。
在本研究中，在不同的环境条件下测试了各种单组分燃料和混合燃料，以确定最重要的燃料特性及其对雾化和蒸发的影响。
获得的局部温度作为喷雾冲量、蒸汽与夹带气体的混合物以及蒸发焓和沸点化学数据的函数，证实了液滴尺寸测量的结果。
激光多普勒测振技术及方案
1.1 多普勒频移概念
多普勒频移效应是为了纪念克里斯琴·多普勒·约翰而命名的，他于 1842 年提出这一理论， 主要内容为： 物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而 产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高。在运 动的波源后面，波被拉长，波长变得较长，频率变得较低。波源的速度越高，产 生的频移效应越大。 多普勒效应是速度测量中所用到的最主要的物理效应。假设一个固定波源发 出频率为 f s 的单频波，波的传播速度为 c ，波长为 ，观测者相对于波源的运动 速度为 v ，观测者接收到的波频率为 f ，产生的频移量为 f 。下面我们做一个 简单的推导： 如果波源和观测者都不动，那么时间 t 内观测者接收到 tf s 个波长。如果观测 者相对于波源以速度 v 运动（向波源方向运动为正，相反为负） ，那么相当于在 vt 时间 t 内，观测者多接收到了 个波长。
一个参数，就可以得到物体的振动频率。因此，可以利用激光多普勒技术测量叶 片的瞬时振动位移、速度来得到叶片的振动频率。
方案一：激光干涉法测量叶片振动位移
1. 光路如下图：
角锥反射镜
PBS 激光器 角锥反射镜
信号处理
光敏二极管
图 2.1 激光干涉法测位移光路一
图 2.2 激光干涉法测位移光路二
2.测量原理 （1）光的干涉：干涉现象是光的波动性独有的特性，两列或几列光波在空 间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域始终削弱，形成稳定的 强弱分布的现象，称之为光的干涉现象。明与暗的间隔为半个波长，即 。 2 干涉产生的条件： 只有两列光波的频率相同， 相位差恒定， 振动方向一致 （光 具有偏振现象）的相干光源，才能产生光的干涉。 （2）利用光的干涉测量位移的原理：如图 2.1 和 2.2，如果被测物体位置改 变时，反射光路的长度发生变化，干涉时相位会发生改变，反映在干涉条纹上的 现象是， 明暗交替的干涉条纹会沿着一个方向运动。通过光探测器来检测通过某 个点的光强变化，可以“数”出条纹的移动距离，来推算出物体的移动距离。 如图 2.1，一个角锥反射镜紧紧固定在分光镜上，形成固定长度参考光束。 另一个角锥反射镜相对于分光镜移动，形成变化长度测量光线。从激光头射出的 激光光束具有稳定的单一频率， 当此光束到达偏振分光镜时，被分成两束光—— 反射光束和透射光束。 两束光被传送到各自的角锥反射镜中，然后反射回分光镜 中，在探测器中形成干涉光束。如果两光光程差不变化，探测器将在相长干涉和 相消干涉的两端之间的某个位置观察到一个稳定的信号（即干涉条纹不动） 。如 果两光程差发生变化， 每次光路变化时探测器都能观察到相长干涉和相消干涉两 端之间的信号变化，这些条纹被数出来，用于计算光程差的变化，测量的长度等 于条纹数乘以激光波长的一半，即 s n 。 2 图 2.2 的光路，与图 2.1 类似，因为接收器的位置与激光器相差 90 度，因 此角锥反射镜可被反射镜代替，但系统占用空间较大。 3.系统组成 激光器、 半透半反镀银分光镜 PBS、 反射镜 （或角锥反射镜） 、 光敏二极管 （或 光电倍增管） 、示波器（或信号处理与采集系统） 4.系统适用范围 低频大振幅或高频小振幅的振动情况。由于多普勒频移的存在，使得测量结 果受到一定影响，如果振动速度不大，对于测量平均位移来说仍有较高的精度。
相位多普勒粒子分析仪（PDPA）简介
相位多普勒粒子分析仪（PDPA）简介测量原理相位多普勒粒子分析仪（PhaseDopple r Partic le Analyz er，简称PDPA），顾名思义是利用多普勒效应来测量运动粒子的相关特性。
它是由激光多普勒测速仪（LaserDopple r Veloci meter，简称LDV）发展而来的，至今已有近二十年的历史。
相位多普勒粒子分析仪所依据的基本光学原理是L oren z－Mie散射理论，一般包括激光器、入射光学单元、接收光学单元、信号处理器和数据处理系统等几部分。
如同声波的多普勒效应一样，光源与物体相对运动也具有多普勒效应。
在相位多普勒粒子分析仪中，依靠运动微粒的散射光与照射光之间的频差来获得速度信息，而通过分析穿越激光测量体的球形粒子反射或折射的散射光产生的相位移动来确定粒径的大小。
仪器配置本仪器是美国A erometric s公司生产的二维相位多普勒粒子分析仪，配备320m w氩离子风冷激光器（ArgonIon Laser）、激光耦合器（FiberDriver）、RSA信号处理器（Real-Time Signal Analyz er）、数据处理系统以及激光发射（Transm itter）和接收器（Receiv er）等。
长达10m的激光传输光纤和国产三维坐标架使得该仪器对不同的试验模型具有较强的适应性。
一般情况下，它的测速范围是-90～283m/s，可测粒径范围是0.5～90µm，此范围还可通过更换发射镜头加以扩大。
应用及成果相位多普勒粒子分析仪最初是被用于对喷雾流动的测量，后来又逐渐扩展到喷射火焰和两相湍流等的研究，最近又在气固流化床动力学研究方面获得了较好的应用。
激光多普勒测量原理
激光多普勒测量原理激光多普勒测量原理是一种利用激光光束对运动物体进行测量的技术。
它基于多普勒效应，通过分析目标物体反射回来的激光光束的频率变化来计算目标物体的速度和运动方向。
激光多普勒测量广泛应用于雷达、交通监测、流体力学等领域。
激光多普勒测量原理的核心是多普勒效应。
多普勒效应是指当一个波源和观测者相对运动时，观测者所测量到的波的频率会发生变化。
对于激光多普勒测量而言，激光光束作为波源，目标物体作为观测者。
当目标物体静止时，激光光束的频率保持不变；而当目标物体运动时，激光光束的频率会发生变化。
如果目标物体远离激光光束，则光束频率变低；如果目标物体靠近激光光束，则光束频率变高。
激光多普勒测量原理的具体实现需要使用特定的设备和技术。
一般而言，激光多普勒测量系统由激光发射器、接收器、信号处理器和数据显示器等组成。
首先，激光发射器会发射一束激光光束，并将其照射到目标物体上。
目标物体会反射部分激光光束回到接收器上。
接收器会接收到反射回来的激光光束，并将其转化为电信号。
然后，信号处理器会对接收到的信号进行处理，提取出频率信息。
最后，数据显示器会将处理后的频率信息显示出来，以便用户进行分析和判断。
激光多普勒测量原理的优点在于其测量精度高、非接触性和实时性。
由于激光光束的波长很短，可以达到纳米级别的精度。
同时，激光多普勒测量原理不需要与目标物体直接接触，避免了对目标物体的干扰。
此外，激光多普勒测量系统可以实时监测目标物体的运动状态，适用于需要高时空分辨率的应用场景。
激光多普勒测量原理在不同领域有着广泛的应用。
在雷达领域，激光多普勒测量可以用于测量目标物体的速度和运动方向，实现目标追踪和碰撞预警。
在交通监测领域，激光多普勒测量可以用于测量车辆的速度和流量，提供实时的交通信息，帮助交通管理和规划。
在流体力学领域，激光多普勒测量可以用于测量流体介质中的速度和涡旋结构，研究流体流动的特性和行为。
激光多普勒测量原理是一种基于多普勒效应的测量技术，通过分析激光光束的频率变化来计算目标物体的运动状态。
激光多普勒测量原理
激光多普勒测量原理激光多普勒测量是一种基于多普勒效应的测量方法，利用激光束与目标物体相互作用后产生的多普勒频移来测量目标物体的运动速度。
激光多普勒测量原理可以应用于多个领域，如气象学、医学、空气动力学等。
激光多普勒测量的原理是基于多普勒效应，即当激光束与运动的目标物体相互作用时，激光光束的频率会发生变化。
当目标物体靠近激光源时，激光光束的频率会变高；当目标物体远离激光源时，激光光束的频率会变低。
这种频率变化与目标物体的运动速度成正比。
激光多普勒测量系统由激光发射器、光学元件、光电探测器和信号处理系统等组成。
首先，激光发射器产生一束单色激光束，然后通过光学元件将激光束聚焦到目标物体上。
当激光束与目标物体相互作用时，光电探测器会接收到反射回来的光信号。
光电探测器将接收到的光信号转换为电信号，并送入信号处理系统进行处理。
信号处理系统会分析接收到的电信号，并计算出激光光束的多普勒频移。
根据多普勒频移的大小和方向，可以确定目标物体的运动速度和运动方向。
激光多普勒测量系统可以实时测量目标物体的速度，并且可以精确到毫米级。
激光多普勒测量在气象学中的应用是测量大气中的风速。
通过激光多普勒测量系统可以获取到大气中不同高度上的风速数据，从而帮助气象学家进行天气预报和气象研究。
此外，激光多普勒测量还可以应用于医学领域，用于测量血液流速和心脏功能等。
在空气动力学研究中，激光多普勒测量可以用于测量飞行器的速度和飞行姿态。
激光多普勒测量原理的优点是测量速度快、精度高、非侵入性强。
相比于传统的测速方法，激光多普勒测量可以实现对运动物体的高精度测量，并且不会对目标物体造成干扰。
激光多普勒测量技术已经在许多领域得到广泛应用，并且不断发展和完善。
激光多普勒测量原理是一种基于多普勒效应的测量方法，利用激光光束与目标物体相互作用后产生的多普勒频移来测量目标物体的运动速度。
激光多普勒测量在气象学、医学、空气动力学等领域有着广泛的应用前景，并且具有测量速度快、精度高、非侵入性强等优点。
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激光相位多普勒技术
激光相位多普勒技术是一种用于测量目标速度的高精度光学测量方法。
它基于多普勒效应和激光干涉原理，常用于测速、运动检测和遥感等领域。
以下是关于激光相位多普勒技术的一些基本原理和应用：
基本原理：
多普勒效应：
多普勒效应是指当光源和观测者相对运动时，光的频率发生变化。
对于激光相位多普勒技术，激光被用来照射目标，目标反射的光发生多普勒频移，该频移与目标速度成正比。
相位测量：
利用激光干涉原理，测量目标反射光的相位差。
相位差与多普勒频移相关，通过测量这个相位差可以确定目标的速度。
激光干涉：
激光被分成两束，一束直接照射到目标，另一束经过光程延迟器后照射到目标。
两束光在目标处发生干涉，产生干涉图样。
目标的运动导致了相位差的变化，通过测量这个相位差可以计算目标的速度。
高精度测量：
激光相位多普勒技术具有高精度和高分辨率的优点，适用于需要非常精确速度测量的应用，如气象雷达、交通监控、激光雷达等领域。
应用领域：
气象雷达：
用于测量大气中的风速。
激光相位多普勒技术可以提供对风场的高分辨率测量，用于气象研究和天气预测。
交通监控：
用于测量车辆的速度，可应用于交通管理、高速公路监控等领域。
激光雷达：
在激光雷达中，激光相位多普勒技术可用于测量目标的速度，常用于军事、安防和导航系统中。
医学影像：
在医学成像中，激光相位多普勒技术可用于测量血流速度，常应用于超声血流仪等设备。
总体而言，激光相位多普勒技术在需要高精度速度测量的各种应用中发挥着重要作用，提供了一种非常灵敏和精准的测量手段。