雷射都卜勒測速儀是20世紀70年代隨著雷射技術的發展而建立起來的高精度雷射流體測速技術。
基本介紹
- 中文名：雷射都卜勒測速儀
- 外文名：Laser Doppler Velocimetry
- 測速範圍：0mm/s-1000m/s
- 測速維數：1維，2維或3維
儀器簡介,儀器功能,最新前沿技術,發射光路,處理器,軟體,坐標架,
儀器簡介
雷射都卜勒測速儀(Laser Doppler Velocimetry, LDV)是測量通過雷射探頭的示蹤粒子的都卜勒信號，再根據速度與都卜勒頻率的關係得到速度。由於是雷射測量，對於流場沒有干擾，測速範圍寬，而且由於都卜勒頻率與速度是線性關係，和該點的溫度，壓力沒有關係，是目前世界上速度測量精度最高的儀器。
儀器功能
LDV系統從功能上分為：光路部分、信號處理部分。光路部分：採用He-Ni雷射器或Ar離子雷射器，是因為它們能夠提供高功率的514.5nm,488nm,476.5nm三種波長的雷射。新一代的LDA系統採用固體雷射器，大幅降低了對操作者使用經驗的要求。帶有頻移裝置的分光器將雷射分成等強度的兩束，經過單模保偏光纖和光纖耦合器，將雷射送到雷射發射探頭，調整雷射在光腰部分聚焦在同一點，以保證最小的測量體積,這一點就是測量體即光學探頭。接收探頭將接受到的都卜勒信號送到光電倍增管轉化為電信號以及處理並發大，再至多普勒信號分析儀分析處理後至計算機記錄，配套系統軟體可以進行數據處理工作。在流場中存在適當示蹤粒子的情況下，可同時測出流動的三個方向速度，升級至PDA系統後甚至可以測量球形透明顆粒的粒子直徑。FSA4000處理器可以處理高達175MHz的都卜勒頻率，加上40MHz的頻移，可以處理1000m/s以上的流場，最高每秒可測量到的數據不少於150k個。而BSA F800處理器最高處理頻率可達200MHz，每秒最高可獲得數據率更是可高達1M#/s。
技術指標：
測速範圍：0m/s-1000m/s
測速維數：1維，2維或3維
測速精度：0.1%
工作光譜：514.5，488，476.5nm
測量套用：可測速度、液滴尺寸、液滴分布等。
最新前沿技術
發射光路
隨著氬離子氣體雷射器的日暮西山，新一代窄線寬單模固體雷射器被引入到雷射都卜勒的套用當中。DopplerLite，FlowExplorer DPSS等LDA雷射發射光學系統被相繼研發出來。新的DPSS雷射器不僅提供了免調節的一體化LDA發射探頭，並且仍然提供可靠的光纖發射探頭。其中：
一體化LDA發射探頭由於內置了雷射器、布拉格單元等器件，取消了光纖耦合器等可調節部件，因此大大降低了調節難度，無需任何光學耦合調節即可直接使用。但其缺點是由於內置雷射器，因此探頭對使用環境的溫濕度要求、振動要求等相對較高；並且由於光電一體，探頭也無法做到防塵防潮。
基於DPSS雷射器的光纖探頭繼承了傳統光纖雷射都卜勒的所有優點：水密探頭，對使用環境潔淨度無嚴苛要求；可以承受一定的振動；對環境的溫度、濕度均有較高適應能力，甚至可以配置探頭內部氣體吹掃系統。其缺點是當環境溫濕度變化較大時，需定期檢查光纖耦合狀況，防止光纖耦合效率下降。
處理器
2015年秋，隨著BSA 600/800系列處理器的誕生，第三代BSA處理器正式發布。第二代BSA處理器從投產至今已有15年的歷史，新一代BSA處理器，無論在時間基準、最高數據率、最高可處理都卜勒頻率、頻寬、渡越時間等核心指標，還是記憶體、採樣位數等輔助指標，均有20%-300%的提升。新的處理器在電源管理、散熱、穩定性方面均有大幅最佳化，幾乎所有可以影響到最終數據質量的方面都有所最佳化及提升。
軟體
新的BSA Flow軟體配合全新的DPSS雷射器及BSA 600/800型處理器，不僅可以提供雷射功率調節、信號最佳化等功能，並且依然可以通過實時信號示波器功能實現對數據質量的監測、通過矢量圖以及多種組合三維圖形獲得直觀的數據展示結果。
坐標架
新的坐標架系統增加了啟動/停止的加速度設定，可以確保移動過程中的穩定。對於單點測量系統，可以大幅縮短測量時間，提高測量數據質量。
