激光多普勒测速仪

测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号的仪器

激光多普勒测速仪是20世纪70年代随着激光技术的发展而建立起来的高精度激光流体测速技术。

仪器简介

激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimetry, LDV)是测量通过激光探头的示踪粒子的多普勒信号，再根据速度与多普勒频率的关系得到速度。由于是激光测量，对于流场没有干扰，测速范围宽，而且由于多普勒频率与速度是线性关系，和该点的温度，压力没有关系，是目前世界上速度测量精度最高的仪器。

仪器功能

LDV系统从功能上分为：光路部分、信号处理部分。光路部分：采用He-Ni激光器或Ar离子激光器，是因为它们能够提供高功率的514.5nm,488nm,476.5nm三种波长的激光。新一代的LDA系统采用固体激光器，大幅降低了对操作者使用经验的要求。带有频移装置的分光器将激光分成等强度的两束，经过单模保偏光纤和光纤耦合器，将激光送到激光发射探头，调整激光在光腰部分聚焦在同一点，以保证最小的测量体积,这一点就是测量体即光学探头。接收探头将接受到的多普勒信号送到光电倍增管转化为电信号以及处理并发大，再至多普勒信号分析仪分析处理后至计算机记录，配套系统软件可以进行数据处理工作。在流场中存在适当示踪粒子的情况下，可同时测出流动的三个方向速度，升级至PDA系统后甚至可以测量球形透明颗粒的粒子直径。FSA4000处理器可以处理高达175MHz的多普勒频率，加上40MHz的频移，可以处理1000m/s以上的流场，最高每秒可测量到的数据不少于150k个。而BSA F800处理器最高处理频率可达200MHz，每秒最高可获得数据率更是可高达1M#/s。

技术指标：

测速范围：0m/s-1000m/s

测速维数：1维，2维或3维

测速精度：0.1%

工作光谱：514.5，488，476.5nm

测量应用：可测速度、液滴尺寸、液滴分布等。

发射光路

随着氩离子气体激光器的日暮西山，新一代窄线宽单模固体激光器被引入到激光多普勒的应用当中。DopplerLite，FlowExplorer DPSS等LDA激光发射光学系统被相继研发出来。新的DPSS激光器不仅提供了免调节的一体化LDA发射探头，并且仍然提供可靠的光纤发射探头。其中：

一体化LDA发射探头由于内置了激光器、布拉格单元等器件，取消了光纤耦合器等可调节部件，因此大大降低了调节难度，无需任何光学耦合调节即可直接使用。但其缺点是由于内置激光器，因此探头对使用环境的温湿度要求、振动要求等相对较高；并且由于光电一体，探头也无法做到防尘防潮。

基于DPSS激光器的光纤探头继承了传统光纤激光多普勒的所有优点：水密探头，对使用环境洁净度无严苛要求；可以承受一定的振动；对环境的温度、湿度均有较高适应能力，甚至可以配置探头内部气体吹扫系统。其缺点是当环境温湿度变化较大时，需定期检查光纤耦合状况，防止光纤耦合效率下降。

处理器

2015年秋，随着BSA 600/800系列处理器的诞生，第三代BSA处理器正式发布。第二代BSA处理器从投产至今已有15年的历史，新一代BSA处理器，无论在时间基准、最高数据率、最高可处理多普勒频率、带宽、渡越时间等核心指标，还是内存、采样位数等辅助指标，均有20%-300%的提升。新的处理器在电源管理、散热、稳定性方面均有大幅优化，几乎所有可以影响到最终数据质量的方面都有所优化及提升。

软件

新的BSA Flow软件配合全新的DPSS激光器及BSA 600/800型处理器，不仅可以提供激光功率调节、信号优化等功能，并且依然可以通过实时信号示波器功能实现对数据质量的监测、通过矢量图以及多种组合三维图形获得直观的数据展示结果。

坐标架

新的坐标架系统增加了启动/停止的加速度设置，可以确保移动过程中的稳定。对于单点测量系统，可以大幅缩短测量时间，提高测量数据质量。

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