激光多普勒测速仪(ldv)相位多普勒粒子分析仪(pdpa)

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1、粒径测量激光多普勒测速仪（LDV）1相位多普勒粒子分析仪（PDPA）2激光全息3激光衍射粒度分析仪4激光透射仪5目录高速摄影粒度分析6激光多普勒测速仪（LDV）和激光相位多普勒粒子分析仪（PDPA）都是根据运动粒子的光散射效应来进行测量的。光的散射：介质中存在的微粒（气态、液态或固态）对光束的影响使光波偏离原来的传播方向而向四周散射的现象。1.1散射基本概念分类若粒径dp<<（入射光波长），用Rayleigh理论；若粒径dp~，用Lorerz-Mie理论；若粒径dp>,用几何光学理论第一章激光多普勒测速仪LDV1.1散射基本概念米氏散射理论：散射光的频率不随散射角的位

2、置而变，但散射光的光强却与散射方向有很大关系。入射光束与散射粒子的线度的关系：入射光强越强，散射光强越强，而且越向入射光的方向集中。向前散射光强比向后大1.2激光多普勒测量原理在相交区里，由于两束光之间的干涉，存在干涉条纹，粒子以速度u运动，如果u和条纹平面法线的夹角为，则粒子会受到一个光强的调制，其频率即为差动多普勒频率。在差动多普勒技术中，相交光束产生的条纹图L2L1d1/e2激光束光强：1/e2激光束直径：d聚焦前两平行光束的距离：s聚焦透镜焦距：F两聚焦光束的夹角：椭球型控制体基本参数：直径：宽度：长度：条纹间距：LDV测速的关键参数，可用速度标定工具来检验粒子

3、速度：1.2激光多普勒测量原理粒子大小和浓度测量：信号可见度法信号底基幅值法在多普勒信号中有可见度的定义：可见度和球形颗粒度的关系，可近似用第一类一阶贝塞尔函数的形式来表示：J1：一阶贝塞尔函数dp：粒子直径f：干涉条纹间距可见度方法只适合用于粒径很小的粒子测量，其可测的有效动态范围较小，只能准确测量50m以下的粒子。Doppler信号中的最大、最小和基底值信号底基幅值法：信号的幅值只取决于粒径dp和粒子从测量体中经过的路径。一般用标定来建立信号幅值和粒径的关系。1.2激光多普勒测量原理适用范围需要条件信号可见度dp<f预先标定粒径与信号可见度或幅值的关系信号底基幅值

4、dp>fLDV信号测粒径只能用于一些简单、粒子浓度很低的流动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。单光束系统：一束光在两个不同方向上的散射光进行光外差而获得多普勒频移。要求两个接收孔的直径要选择适当，过大过小都会使信号质量变坏，降低测量精度。而且这种光路对光能利用率低，目前已较少使用。可用光阑受到严格限制，光路安排、接收光阑、粒子浓度与可达到的信噪比的关系十分密切。双光束/差动多普勒速度测量系统，无参考光束多普勒频移与接收方向无关光检测器的位置可以任意选择有较好的信噪比调准较容易1.3激光多普勒测速仪的外差检测

5、模式1.4激光多普勒测速的设备激光发生器冷却系统光纤驱动器光纤发射器接收器光电倍增管分析仪DSA软件相位多普勒粒子分析仪（PhaseDopplerParticleAnalyzer，简称PDPA），它是由激光多普勒测速仪（LDV）发展而来的，是利用随流体而运动的粒子同时测量流体速度和粒径的泛称，是一种两相流测量仪器。1—激光器2—分光镜3—发射透镜4—接收透镜5—光电倍增管6—频率相位处理器7—测量体PDPA的测速原理与LDV是相同的本质上是一个单粒子计数器第二章相位多普勒粒子分析仪（PDPA）PDPA的测速原理与LDV是相同的，是LDV的发展与延续。2.1相位多普勒测粒原理

6、所测相移待测的透明球形粒子相当于透镜（焦距f）。静止时，直径d的球形粒子在空间相距R处产生由折射放大的条纹，其间距设为。。。。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。接收器不宜放在。。。衍射区，最常用的是30°前向散射,粒子越小，散射角越大。测量球形粒子粒径和速度精度最高的仪器：测速精度可达0.2%，粒径测量精度为0.5%，雾滴数及雾化角测量精度达1%。2.2相位多普勒测粒要点仪器包括320mw

7、氩离子风冷激光器、激光耦合器、RSA信号处理器、数据处理系统以及激光发射和接收器等。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。处理器激光器发射器接收透镜光电倍增管2.3PDPA设备1.由于是激光测量，对于流场没有干扰，测速范围宽，2.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；3.消除了由于散射光干涉带来的复杂问题；4.对采样体的精确确定，使得在测量粒子速度和粒径的同时，也可以测量粒子的密度和体积流量；5.信号处理技术的优势提