第七章流速测量课件

热能与动力机械测试技术天津大学机械学院内燃机燃烧学国家重点实验室1可编辑课件PPT皮托管测速技术；热线（热膜）测速技术；激光多普勒测速技术；粒子图像测速技术。本章主要内容学习要求：☆了解皮托管测速的基本原理和方法，熟练掌握热线流速仪测速、激光多普勒流速仪测速的基本方法和工作原理。第七章流速测量2可编辑课件PPT流速测量一．机械法测量流速：转杯风速仪二．动压法：毕托管三.散热率法测量流速：热线风速仪，热球风速仪——可测低速3可编辑课件PPT补充．机械法测量流速1．种类：杯式、翼式杯式翼式适用范围：以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速的平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指示。目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。4可编辑课件PPT2.测量原理

空气通过转杯时，推动叶片转动。根据叶片的角位移推算流过的空气速度。5可编辑课件PPT6可编辑课件PPTAVM-03风速计风速计檔位测量范围分辨率误差M/S0.3-45.00.1±3%or0.1位KNOTS0.6-88.00.1±3%or0.1位ft/min60-880010±3%or10位Km/hr1-140.00.1±3%or0.1位温度(AVM-03)℃0-600.1±0.8温度(AVM-03)℉32-1400.1±1.57可编辑课件PPT毕托管：可同时测得流体总压和静压之差的复合测压管，又称为动压管、速度探针。分别采用总压管和静压管测得流体的总压和静压，然后利用公式计算得到流体速度。第一节皮托管测速技术特点：结构简单，使用制造方便，价格便宜，坚固可靠，精度高。毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺寸决定了它的空间分辨率。根据所测量的流体性质，将毕托管设计成不同的形状，常用的有L形和T形。8可编辑课件PPT（一）基本构造和测速原理皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面垂直于流动方向并正对流体流动方向。外管前端封闭，但管侧壁在距前端一定距离处四周开有一些小孔，流体在小孔旁流过。内、外管的另一端分别与U型压差计的接口相连，并引至被测管路的管外。9可编辑课件PPT皮托管测速的基本原理：根据不可压缩流体的伯努利方程，流体参数在同一流线上有着如下关系式中：p0、p分别为流体的总压和静压；ρ为流体密度；v为流体速度。可得：考虑到总压和静压误差，引入皮托管校准系数ζ作适当修正：皮托管的标准系数ζ=1.01-1.02，且在较大的流动马赫数Ma和雷诺数Re范围内保持定值。10可编辑课件PPT当被测流体为气体，且流动的马赫数Ma＞0.3时，应考虑压缩性效应。式中：ε为气体的压缩性修正系数。见表：对于可压缩气体，其绝对流速还与温度有关，一般用Ma表示气体流速：式中：k为气体的等熵压缩（或膨胀）指数，对于空气，k=1.4011可编辑课件PPT锥形探头皮托管：用普通的皮托管测试时，一般要求流动的Ma小于临界Ma。对于高Ma（接近1）下的流动，为了避免在皮托管的头部附近发生脱体激波，采用锥形探头皮托管，适用于Ma达0.8-0.85范围的流速测量。皮托管在使用前必须经过严格标定。12可编辑课件PPT13可编辑课件PPT（二）二维气流速度的测量对于平面流动，可以采用三孔测速管测量其流速的大小和方向。三孔测速管主要由三孔感压探头、干管、传压管和分度盘等组成，其中探头可以做成圆柱形、球形、尖劈形等。14可编辑课件PPT探头的三个感压孔中，居中的一个为总压孔，两侧的孔用于探测气流方向，故也称方向孔。两个方向孔在同一平面内按90°夹角布置，总压孔则布置在两个方向孔的角平分线上。测速管探头插入气流中，通过转动干管使得两个方向孔的压力相等，此时气流方向与总压孔的轴线平行。流速的方向是根据两个方向孔的压力平衡情况来判断的，而流速的大小根据总压孔压力（p2）与方向孔压力（p1）之间的压力差进行计算的。15可编辑课件PPT测量空间（三维）流动速度的大小和方向及流体的压力，常用球形五孔三元测压管、管束形五孔三元测压管和楔形五孔三元测压管。16可编辑课件PPT（三）皮托管的标定在校正风洞中用比较法进行标定，它将被标定的仪表测得的数据与标准仪表测得的数据相比较，就可得出被标定的仪表的修正系数或特性曲线。标准风洞有吸入式、射流式、吸入-射流复合式以及正压式等多种类型，其中最常用的是射流式风洞。17可编辑课件PPT毕托管要标定的是毕托管的校正系数以及在不同流速时，毕托管对流动偏斜角的不灵敏性。基本步骤：（1）安装被标定皮托管，保证皮托管总压孔的轴线对准校准风洞的轴线。（2）合理选择标定流速范围，记录各稳定气流流速下校准风洞的标准动压值Δh和被标定皮托管的动压值Δh1。（3）整理记录数据，或拟合成标定方程，或绘制成标定曲线，以备查用。18可编辑课件PPT第二节热线（热膜）测速技术散热率法测量流速的原理:是将发热的测速传感器置于被测流体中，利用发热的测速传感器的散热率与流体流速成比例的特点，通过测定传感器的散热率来获得流体的流速。热线（热膜）测速是一种热电式测试技术，其相应的测量装置通常称为热线风速仪。可用来测量微风（如冷库和空调房内的风速）脉动速度（如内燃机燃烧室内的湍流强度和压气机的旋转失速）皮托管难以安装的场合（如边界层、压气机级间）的流速。19可编辑课件PPT热线风速仪是利用被加热的金属丝的热量损失来测量气体流速的。20可编辑课件PPT（一）热线风速仪的基本构造热线风速仪由探头、信号和数据处理系统构成。探头选用热敏电阻材料，结构上分热线和热膜两种形式。另外，对分别适用于一维、平面和空间流场流速测量的探头，又分别称为一元、二元和三元探头。标准的热线探头由两根支架张紧一根短而细的金属丝组成，如图a所示。金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围。根据不同的用途，热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。有时用金属膜代替金属丝，通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜，称为热膜探头，如图b所示。热膜风速仪功能与热丝相似，但多用于测量液体流速。21可编辑课件PPT22可编辑课件PPT23可编辑课件PPT热线探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的，测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线；动态校准是在已知的脉动流场中进行的，或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号，校验热线风速仪的频率响应，若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。24可编辑课件PPT（二）热线风速仪的基本原理热线风速仪基本原理是将一根细的金属丝放在流体中，通电流加热金属丝，使其温度高于流体的温度，因此将金属丝称为“热线”。当流体沿垂直方向流过金属丝时，将带走金属丝的一部分热量，使金属丝温度下降。根据强迫对流热交换理论，可导出热线散失的热量Q与流体的速度v之间存在关系式式中：Rw、I分别为热线的电阻和流过的电流强度；Tw为相应的热线温度；Tf为流体的温度，a、b为与流体和热线有关的物理常数，由试验确定；n为与流速有关的常数。25可编辑课件PPT考虑到热线材料的电阻温度特性，热线电阻Rw与其温度Tw是一一对应的，因此在流体温度一定的条件下，流体的流速仅仅是热线电流和热线温度的函数，即或者这样通过测量热线两端的电压，即可确定流速。它有两种工作模式：1.恒流式2.恒温式26可编辑课件PPT1.恒流型热线风速仪如果在热线工作过程中，人为地用一恒值电流对热线加热，由于流体对热线对流冷却，且冷却能力随着流速的增大而加强。当流速呈稳态时，则可根据热线电阻值的大小确定流体的速度。测流速时，热线温度下降、电阻Rw下降，通过调整Ra使电桥平衡。通过测量Ra的改变量得到Rw的数值，计算出流速。27可编辑课件PPT2.恒温型热线风速仪如果在热线工作过程中，始终保持热线的温度不变，则可通过测得流经热线的电流值来确定流体的速度。测速时热线因为对流换热温度下降、电阻减小，调节可变电阻R增大电桥的供电电压，桥臂上的电流随之增大，热线加热功率增大，温度回升，阻值增大到电桥重新恢复平衡。根据电流和流速的函数关系式计算得到流速。28可编辑课件PPT恒温式比恒流式应用更广泛。恒流式因热线热惯性的影响，存在灵敏度随被测流体流动变化频率减小而降低，而且会产生相位滞后等缺点。实际应用中，由于测速公式的函数关系不易确定，通常采用试验标定曲线的方法，或把标定数据通过回归分析整理成经验公式。从热线输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。热线式风速计与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量很低的流速（如低达0.3米／秒）等优点。非定常流动：流体的流动状态随时间改变的流动。若流动状态不随时间而变化，则为定常流动。流体通常的流动几乎都是非定常的。29可编辑课件PPT热线测速仪的优点是（1）体积小，对流场干扰小；（2）适用范围广。不仅可用于气体也可用于液体，在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用；除了测量平均速度外，还可测量脉动值和湍流量；除了测量单方向运动外还可同时测量多个方向的速度分量。（3）频率响应高，可高达1MHz。（4）测量精度高，重复性好。热线测速仪的缺点是探头对流场有一定干扰，热线容易断裂。

30可编辑课件PPT热线测速仪的主要用途是（1）测量平均流动的速度和方向。（2）测量来流的脉动速度及其频谱。（3）测量湍流中的雷诺应力及两点的速度相关性、时间相关性。（4）测量壁面切应力（通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的，原理与热线测速相似。）（5）测量流体温度（事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线，然后根据测得的探头电阻就可确定温度。除此以外还开发出许多专业用途。31可编辑课件PPT随着高速公路的蓬勃发展，汽车车速不断提高，汽车气动阻力对燃油消耗的影响日益凸现出来。气动阻力的85%是压差阻力，同时压差阻力91%来自汽车尾部（其值随车身长短不同而异）；而汽车尾流结构对汽车空气动力特性具有决定性影响。为此，进行汽车尾流速度测量，搞清尾流结构进而改善汽车空气动力特性对开发低阻力汽车，降低汽车燃油消耗有重要意义。32可编辑课件PPT热线风速计的出现是流体力学试验技术进步的新突破。它使汽车空气动力学试验研究获得了研究非定常流特别是湍流的有力工具。尽管20世纪60年代出现了激光测速技术，试验研究发现测量湍流参量时，激光测速常因丢失粒子信号而导致测量结果不可靠，并且由于激光测速仪价格和维持费用昂贵，在湍流场研究的应用范围上远不如热线技术广泛。今后热线技术仍将是汽车湍流，特别是汽车尾流场速度测量的主要手段。33可编辑课件PPT34可编辑课件PPT热线测速仪测量横截面：试验对4个尾流速度测量横截面进行了速度分布测量。本车的模型高为h=126mm，4个面距离汽车尾端分别为1h，2h，3h，4h处，分别对应x/h=1，2，3，4。35可编辑课件PPT第四节粒子图像测速技术利用粒子的图像来测量流体速度的方法都可以称为粒子图像测速技术（ParticleImageVelocimetry）。是七十年代末发展起来的一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法。近几十年来得到了不断完善与发展，PIV技术的特点是超出了单点测速技术（如激光多普勒测速仪：LaserDopplerVelocimetry）的局限性，能在同一瞬态记录下大量空间点上的速度分布信息，并可提供丰富的流场空间结构以及流动特性。PIV技术除向流场散布示踪粒子外，所有测量装置并不介入流场。另外PIV技术具有较高的测量精度。36可编辑课件PPT（一）粒子图像测速（PIV）原理1.PIV基本原理PIV的基本原理是通过测量流场中示踪粒子在某一时间微元Δt内的位移来计算流体速度，其中作为粒子位移信息载体的是t和t+Δt时刻的粒子图像。拍摄粒子图像时，通常采用激光器发射的脉冲光照明流场，利用流场中示踪粒子的散射光成像。37可编辑课件PPT目前PIV测速方法有多种分类，无论何种形式的PIV，其速度测量都依赖于散布在流场中的示踪粒子，PIV法测速都是通过测量示踪粒子在已知很短时间间隔内的位移来间接地测量流场的瞬态速度分布。38可编辑课件PPTPIV技术（ParticleImageVelocimetry粒子图像测速技术）是在片光流场显示技术基础上，利用图像处理技术发展起来的一种新的流动测量技术，它融计算机图像处理与光学技术为一体，近年来已成为研究流动现象的非常有效的新工具。39可编辑课件PPT粒子图像测速技术40可编辑课件PPT2.PIV系统组成由作为光源的激光器、形成片光的柱面镜、用来拍摄粒子图像的照相机或者CCD（ChargeCoupledDevice：是一种半导体装置，能够把光学影像转化为数字信号）、进行数据保存和处理的计算机、控制激光脉冲与照相机快门同步的电子控制器等。41可编辑课件PPT同步控制器：控制激光脉冲与照相机快门同步具有影像即时处理功能42可编辑课件PPT常用的激光器有红宝石激光器和钇-钕石榴石（Nd:Yag）激光器（镭射）。红宝石激光器的优点：脉冲光能量大。缺点：脉冲间隔调整范围有限，难以适用于低速流动测量，再次充电时间长，不能连续产生光脉冲。Nd:Yang激光器的脉冲能量小，但能够连续发射光脉冲。PIV成像系统采用2台Nd:Yang激光器，用外同步装置分别触发产生光脉冲，然后用光学系统将两路光脉冲合成，脉冲间隔可调范围很大，从1μs到0.1s，因而可以实现从低速到高速流动的测量二维流动测量中，一般采用胶片照相机和CCD数码照相机拍摄粒子图像。对于三维测量可以采用两个以上照相机（或CCD）和全息拍摄技术等。43可编辑课件PPT镭射装置及镭射导光悬臂44可编辑课件PPT（二）粒子图像测速（PIV）信号处理从粒子图像中提取速度信息要解决的关键问题是粒子对的关系分析和位移方向的判断。自相关分析（Autocorrelation）：采用单帧多脉冲拍摄图像。互相关分析（crosscorrelation）：采用多帧单脉冲法拍摄图像。计算量大，但容易实现高精度和高空间分辨率测量，快速充放电CCD和快速传送接口的出现突破了对最大流速的限制，所以目前基于互相关分析的PIV系统已经成为市场上的主流产品。位移方向的判断：目前常用灰度法和旋转镜法来判断粒子对的位移方向。45可编辑课件PPT示踪粒子要求若示踪粒子有足够高的流动跟随性，示踪粒子的运动就能够真实地反映流场的运动状态。因此示踪粒子在PIV测速法中非常重要。在PIV测速技术中，高质量的示踪粒子要求为：（1）比重要尽可能与实验流体相一致；（2）足够小的尺度；（3）形状要尽可能圆且大小分布尽可能均匀；（4）有足够高的光散射效率。通常在水动力学测量中大都采用固体示踪粒子，如聚苯乙烯及尼龙颗粒、铝粉、荧光粒子等，国外已有公司专门为PIV测量研制出了在流体中接近上述要求的高质量固体粒子，但目前这种粒子价钱非常昂贵。46可编辑课件PPT将拍摄记录的质点位置传送到电脑，计算前后两次曝光中的质点位移量，便可得到完成的流场速度分布。47可编辑课件PPT粒子图像测速技术48可编辑课件PPT粒子图像测速技术流场可视化49可编辑课件PPT50可编辑课件PPT（三）粒子图像测速（PIV）技术的应用和发展内燃机缸内流动PIV测量系统。由双脉冲激光器、光路调节装置、激光脉冲触发控制系统、粒子浮选及加入装置、单缸试验机、拍摄装置等构成。双脉冲激光器的两次脉冲能量不相等，使PIV图像中一个粒子两次成像曝光的强度不同，以此作为粒子位移方向的判别依据，即将PIV测试技术中难度较大的粒子位移方向判断转变为简单的灰度判别。计算表面，当粒子直径为1μm时，使用二氧化钛或氧化铝作为示踪粒子，测量误差分别为0.4%和0.3%。51可编辑课件PPT52可编辑课件PPT利用该系统对一台缸径为113mm的四气门柴油机通过两进气门中心的缸内纵剖面流场进行测量。转速为400r/min，速度矢量如图。53可编辑课件PPT玻璃发动机的PIV安装

54可编辑课件PPT55可编辑课件PPT数值模拟计算56可编辑课件PPT4.高速摄像机57可编辑课件PPT高速摄像机超速抓拍系统实际是是一种智能化交通监理系统IIS（IntelligentTransportationSystems）。受测速雷达触发CCD摄像网络主机进行交互。为监理部门提供执法依据。58可编辑课件PPT高速摄像机59可编辑课件PPT高速摄像机CORDIN550型高分辨率旋转镜头高速相机能够在以秒为单位的时间里捕捉到数字化的高分辨率质量的影像，旋转镜头高速相机还能达到高速和多帧频的光学质量。在全画幅1000x1000的分辨率下可记录16-154幅图片，拍摄速度最高可达到4,000,000fps。最高拍摄速度下可达到200ns的电子快门。60可编辑课件PPT0.1MPa背压0.9MPa背压高速摄像机61可编辑课件PPT高速摄像机62可编辑课件PPT高速摄像机63可编辑课件PPT燃烧弹实验Fig.1.Schematicdiagramoftheexperimentalapparatus64可编辑课件PPT一、高充量密度下连续多段喷射喷雾特性研究纹影光学方法结合高速摄影同时观察喷雾的气液两相，测量喷雾贯穿距、喷雾远端运动速度和混合气密度分布等参数SAE-J2715标准中喷雾贯穿距的定义试验装置框图自行设计开发可编辑课件PPT不同环境背压下，单段和三段喷射贯穿距环境背压为2MPa时，不同喷油规律下的喷油贯穿距和远端速度一、高充量密度下连续多段喷射喷雾特性研究单段喷射的喷雾贯穿距较长，以大尺度卷吸为主，而多段喷射的喷雾贯穿距较短，卷吸数量增加，并以小尺度卷吸为主多段喷射对减少喷雾贯穿距的作用可与高充量密度耦合高充量密度下，喷雾锥角增加，单段喷射的长喷油脉宽使流场受到强烈扰动，油束出现干涉现象，油束向中心区域出现一定程度塌陷较浓的雾团前锋面由15组喷雾贯穿距加权平均得出可编辑课件PPT利用纹影光学方法和显微高速摄影，观察分析不同过热燃油比例下，闪急沸腾喷雾的喷雾宏观形态变化二、不同过热燃油比例闪急沸腾喷雾的特性研究配合高速摄影机使用的显微镜镜头，放大倍率0.7-5.0倍增加过热流体在掺混燃料中所占有的比例增加气泡生成量分析闪沸现象发生时的气液两相相互作用可编辑课件PPT二、不同过热燃油比例闪急沸腾喷雾的特性研究E0290KE25360KE50360K冷态射流破碎闪急沸腾过热燃油比例↗闪急沸腾程度↗可编辑课件PPT燃油尾喷的差别燃油初始喷射的差别E0290KE25360KE50360K喷雾锥角增大，相邻油束之间出现干涉液滴粒子减小二、不同过热燃油比例闪急沸腾喷雾的特性研究过热燃油比例上升闪急沸腾可编辑课件PPTE25

ASOI为0.2ms时E25ASOI为0.3ms时E25ASOI为0.5ms时

受闪急沸腾作用，油束快速膨胀，喷雾锥角增大。但是，油束在运动过程中相互干涉，油束向中心区域塌陷，喷雾锥角减小。油束相互干涉对喷雾形态影响明显！二、不同过热燃油比例闪急沸腾喷雾的特性研究可编辑课件PPT1、火焰传播-自燃实验、结果分析1.层流、湍流火焰传播速度对比分析Fig.2.High-speedimagesofpremixedgasoline-airflamepropagationinCVCBwith/withoutporousplateFig.3.Thecontrastoflaminarandturbulentflameconfigurationat35.5ms.71可编辑课件PPT（1）带隔板过量空气系数0.85压力0.5Mpa温度90℃（2）无隔板过量空气系数0.85压力0.5Mpa温度90℃1、火焰传播-自燃实验、结果分析1.湍流、层流火焰传播对比分析动画72可编辑课件PPT1、火焰传播和自燃实验、结果分析Fig.4.One-dimensionalcoordinateestablishedincombustionchamber1.火焰传播速度测量一维坐标系的建立73可编辑课件PPT1、火焰传播和自燃实验、结果分析Fig.5FlamepropagationspeedversuedistanceinCVCBwith/withoutporousplate1.层流、湍流火焰传播速度对比分析1）初始下降2）1.113）湍流最大速度处4）总趋势5）板前微弱下降6）末端2m/s7)）湍流的不稳定74可编辑课件PPT1、火焰传播-自燃实验、结果分析Fig.8.Asequenceofframesfromahigh-speedschlierensystemofpremixedgasoline/airflame(withporousplate).3.得到末端气体的自燃现象以及末端气体自燃过程分析4.拍摄得到火焰加速产生的压力波和火焰前锋褶皱压力波压缩末端气体火焰锋面减速、褶皱、加热末端气体自燃火焰逆向传播阶段75可编辑课件PPTFig.1.层流末端Fig.2.湍流末端1、火焰传播-自燃实验、结果分析3.得到末端气体的自燃现象以及末端气体自燃过程分析4.拍摄得到火焰加速产生的压力波和火焰前锋褶皱76可编辑课件PPT1、火焰传播-自燃实验、结果分析Fig.7.ThepressureintheendofCVCBversuerelativetimewith/withoutporousplate4.层流、湍流末端气体压力对比77可编辑课件PPT数值模拟计算78可编辑课件PPT79可编辑课件PPT激光线扫描法80可编辑课件PPT激光线扫描法的基本过程为：线激光发生器发出线激光对被扫描实体进行扫描，CCD摄像头采集被测实体表面漫反射图像后将其送入计算机，81可编辑课件PPT反求设备图像处理软件对输入的图像进行二值化、细化等处理，然后利用三角测量原理计算Ｚ坐标值并结合X、Y坐标值(X、Y坐标由运动系统提供)，生成以一定数据格式存放的密集的数据云，三维CAD重构软件利用此数据云对三维实体图形进行重构。最终生成的图形以STL格式进行存储，以便快速成型机对被测实体进行加工。

82可编辑课件PPT83可编辑课件PPT84可编辑课件PPT85可编辑课件PPT86可编辑课件PPT激光多普勒测速仪激光多普勒测速仪（LaserDopplerAnemometer或Velocimeter），简称LDA或LDV，发明于20世纪60年代。其基本原理是将激光束穿透流体照射在随流体一起运动的微粒上，检测微粒散射光的频率，根据光学多普勒效应确定微粒即流体的运动速度。按多普勒效应，当光源照射到运动物体上时，若物体与光源之间存在相对运动，物体散射光的频率与光源发出的频率不同，称为多普勒频移，频移量与相对运动速度有关。87可编辑课件PPT激光多普勒测速仪88可编辑课件PPT激光多普勒测速仪89可编辑课件PPT90可编辑课件PPT91可编辑课件PPT92可编辑课件PPT三位LDV流动测试实验台（3DLDVRgsforFlowMeasurement）

激光多普勒测速仪93可编辑课件PPT卫星激光通信、大气激光通信和高空大气光学探测94可编辑课件PPT激光多普勒测速仪

全程质量视觉检测95可编辑课件PPT激光多普勒测速仪20世纪80年代，美国国家标准局就预计，检测任务的90%将由视觉检测（数字测量）系统来完成。96可编辑课件PPT测量系统框图被测车身视觉传感器定位机构传送机构

电气控制网络控制图像采集打印计算机视觉传感器网络接口激光多普勒测速仪97可编辑课件PPT校准测量98可编辑课件PPT测量数据曲线

（JETTA改型中夹具调整的依据）99可编辑课件PPT激光多普勒测速仪100可编辑课件PPT激光多普勒测速仪101可编辑课件PPT激光多普勒测速仪102可编辑课件PPT激光多普勒测速仪103可编辑课件PPT激光多普勒测速仪104可编辑课件PPT激光多普勒测速仪105可编辑课件PPT激光多普勒测速仪图为多普勒频移示意图，设固定激光器发出的入射光（单色光）频率为f0的激光束照射到随流体一起运动的微粒P上，微粒成为一个散射中心。由于微粒与光源存在相对速度V，微粒散射光与入射光发生第一次频移。若用固定的光接收器接收微粒散射光，由于微粒与接收器之间，存在相对速度-v，接收器接收到的频率fs是微粒散射光发生第二次频移后的频率。从入射光到接收器接收到的散射光之间的总频移fD=f0-fs，称为多普勒频移。多普勒频移与微粒速度存在比例关系106可编辑课件PPT激光多普勒测速仪

V=kfDk为由测速仪光学系统和微粒运动方向决定的常数。由上式可知，用激光多普勒测速仪测量流体速度的关键在于检测多普勒频移，及确定比例常数k。多普勒测速原理：多普勒频差正比于流动速度;

相位差正比于粒径。检测多普勒频移通常有两种方法：在亚声速流场中用光学外差法，在超声速流场中用扫描干涉法。107可编辑课件PPT全息干涉技术原理：

全息记录

干涉过程

全息再现

衍射过程

测量参数：温度场（温度导致介质折射率变化）浓度场（扩散过程，始末状态干涉条纹的对比）真实再现三维图像，不需要示踪粒子局限：标准曲线108可编辑课件PPT109可编辑课件PPT激光多普勒测速仪常用的激光测速仪的光路系统分为前向散射接收式和后向散射接收式两种。激光源与光检测器分别位于工作段的两侧时称为前向接收