Что такое лазерный доплеровский спидометр?

Что такое лазерный доплеровский спидометр?

Лазерный доплеровский спидометр — это устройство, измеряющее скорость объекта с помощью эффекта Доплера лазерного света. Лазерный луч направляется на измеряемый объект, и измеряется скорость движущегося или вращающегося объекта. Преимущества лазерных доплеровских спидометров включают высокое разрешение и возможность определять направление вращения, например обратное вращение.

Лазерные доплеровские спидометры также называются лазерными доплеровскими велосиметрами, когда измеряемый объект представляет собой газ или жидкость. Лазерные доплеровские спидометры измеряют скорость потока, направляя лазерный луч на крошечные капли воды или других веществ, смешанных с потоком газа или жидкости.

Применение лазерных доплеровских спидометров

Лазерные доплеровские спидометры используются для измерения скорости движущихся объектов, таких как ремни, и вращающихся объектов, таких как ролики, двигатели и шестерни. Они также используются для обнаружения открытия и закрытия лифтов. Объекты, которые необходимо измерить, включают бумагу, строительные материалы, алюминиевую фольгу, кабели, сыр (продукты питания), стальные пластины и многие другие.

Применение лазерных доплеровских анемометров варьируется от фундаментальных исследований динамики жидкости до промышленных измерений потока вокруг объектов, таких как самолеты, корабли и автомобили. Примерами служат эксперименты с ветром для анализа аэродинамических характеристик транспортных средств и самолетов, а также анализ потока топлива, воздушных смесей и выхлопных газов в двигателях.

Принцип работы лазерных доплеровских спидометров

Оба лазерных доплеровских спидометра и велосиметры используют эффект Доплера. Эффект Доплера — это явление, при котором частота волны смещается, когда источник волны, такой как звук или свет, и устройство, которое наблюдает или обнаруживает волну, или и то, и другое, движутся. Знакомым примером в нашей повседневной жизни является явление, при котором сирены машин скорой помощи и пожарных машин слышны с внезапным изменением звука, когда они проезжают перед нашими глазами.

Принцип работы лазерного доплеровского спидометра заключается в том, что при облучении движущегося объекта светом частота отраженного света смещается, и этот отраженный свет обнаруживается и используется для определения скорости объекта. Поскольку смещенная частота меньше света и ее трудно обнаружить, исходный источник света накладывается на отраженный свет.

Особенности лазерных доплеровских спидометров

Другие устройства для измерения скорости жидкостей включают трубки Пито-статического давления и анемометры с горячей проволокой. По сравнению с этими устройствами лазерные доплеровские спидометры превосходят их, поскольку они не требуют калибровки, могут выполнять бесконтактные измерения, а также могут измерять обратный поток.

Другая информация о лазерных доплеровских спидометрах

Характеристики лазерного света

Лазерный свет имеет некоторые полезные особенности для обнаружения эффекта Доплера. Лазер — это аббревиатура от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света путем вынужденного излучения). В переводе на японский язык это означает Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света путем вынужденного излучения). Лазерный свет имеет четыре характеристики, которых нет у обычного света, например, солнечного.

Во-первых, он высоконаправленный. Высокая направленность означает, что свет распространяется прямо в одном направлении.

Во-вторых, он обладает хорошей когерентностью. Когерентность означает, что фазы света регулярно выровнены.

Третья характеристика заключается в том, что диапазон длин волн очень узкий, и можно получить монохроматический свет. Наконец, он имеет превосходную сходимость. Хорошая сходимость означает, что свет легко сфокусировать в одной точке с помощью линзы. Когда мы собираем солнечный свет с помощью линзы глаза насекомого, бумага и другие предметы сгорают, но поскольку солнечный свет имеет различные длины волн, не весь свет на самом деле концентрируется в одной точке, даже когда мы думаем, что сфокусировали свет. Это происходит из-за ошибки фокусировки, называемой аберрацией. Однако лазерный свет обладает превосходными свойствами сходимости, которые позволяют легко сфокусировать свет в одной точке с помощью линзы.

Измерение газов и жидкостей с помощью лазерных доплеровских спидометров

Лазерные доплеровские спидометры, которые измеряют скорость газов и жидкостей, требуют включения в поток крошечных частиц-трассеров, таких как капли воды, силиконовое масло или диоксид титана. Для измерения скорости потока лазерный луч направляется на эти частицы-трассеры, и рассеянный свет, испускаемый частицами, обнаруживается для определения скорости частиц-трассеров. Поэтому важно, чтобы частицы-трассеры в достаточной степени следовали за потоком.