¿Cómo funciona el velocímetro Doppler?
La distancia entre las ondas sonoras que se escuchan al acercarse una locomotora se comprime, como si una persona cerrara un acordeón. El resultado de esta acción produce un tono claramente más alto. A medida que el tren se aleja, las ondas sonoras se propagan y aparece un sonido más bajo: un fenómeno conocido como efecto "Doppler".
Los velocímetros de radar que comprueban la velocidad de los vehículos a motor también utilizan este efecto Doppler. Un rayo de rayos sale disparado desde el velocímetro, incide en el coche y regresa al velocímetro. Un microprocesador dentro del velocímetro compara la longitud de onda devuelta con la longitud de onda original. Cuanto más cercanas estén las longitudes de onda de retorno, más rápido irá el coche, lo que significa que es más probable que el conductor vaya a exceso de velocidad.
Introducción al instrumento velocímetro Doppler
Sistema LDV/PDPA de TSI
Principales dispositivos y principios de LDV/PDPA
Láser El velocímetro Doppler Mide la señal Doppler de las partículas trazadoras que pasan a través de la sonda láser y luego obtiene la velocidad en función de la relación entre la velocidad y la frecuencia Doppler. Al ser una medición láser, no interfiere con el campo de flujo y tiene un amplio rango de medición de velocidad. Además, debido a que la frecuencia Doppler tiene una relación lineal con la velocidad y no tiene nada que ver con la temperatura y presión del punto. Actualmente es el instrumento de medición de velocidad más preciso del mundo.
El principio de funcionamiento de la medición de velocidad LDV/PDPA puede explicarse por franjas de interferencia. Cuando la lente de enfoque hace converger las dos luces incidentes en ángulo, debido a la buena coherencia del rayo láser seco, se forman franjas de interferencia claras y oscuras en el punto de convergencia. La separación de las franjas es proporcional a la longitud de onda de la onda de luz seca y. inversamente proporcional al seno del medio ángulo de intersección seco. Cuando las partículas en el fluido pasan desde la dirección del área de la raya, dispersarán una serie de ondas de luz dispersas cuya intensidad de luz cambia con el tiempo, lo que se llama señal Doppler. La frecuencia a la que cambia la intensidad de esta secuencia de ondas de luz se llama desplazamiento Doppler. Cuanto mayor sea la velocidad de las partículas que pasan a través del área de la franja, mayor será el desplazamiento Doppler. Dividiendo la velocidad de las partículas en la dirección perpendicular a la franja por la separación de las franjas, teniendo en cuenta el índice de refracción del fluido, podemos obtener una relación lineal entre el cambio de frecuencia Doppler y la velocidad del fluido. El sistema LDV/PDPA utiliza la relación lineal entre la velocidad y el cambio de frecuencia Doppler para determinar la velocidad. La diferencia de fase de la frecuencia Doppler en cada dirección es proporcional al diámetro de la partícula. La diferencia de fase detectada se puede utilizar para determinar el tamaño de la partícula.
El sistema LDV/PDPA se divide funcionalmente en: parte de camino óptico y parte de procesamiento de señal. Parte de la ruta óptica: se utiliza láser He-Ni o láser de iones Ar porque pueden proporcionar un láser de alta potencia con tres longitudes de onda: 514,5 nm, 488 nm y 476,5 nm. El divisor óptico con un dispositivo de cambio de frecuencia divide el láser en dos haces de igual intensidad. A través de la fibra de mantenimiento de polarización monomodo y el acoplador de fibra, el láser se envía a la sonda transmisora del láser y se ajusta para enfocar. el mismo punto en la parte ligera de la cintura para garantizar el mínimo. El volumen de medición es el cuerpo de medición, es decir, la sonda óptica. La sonda receptora envía la señal Doppler recibida al tubo fotomultiplicador para convertirla en una señal eléctrica y procesarla simultáneamente. Luego, el analizador de señales Doppler la analiza y procesa y luego la registra en la computadora. . Cuando hay partículas trazadoras apropiadas en el campo de flujo, la velocidad y el diámetro de las partículas en las tres direcciones del flujo se pueden medir simultáneamente.
TSI es la primera empresa en el mundo en producir sistemas LDV/PDPA comercializados. Hoy en día, los sistemas LDV/PDPA de TSI ya cuentan con 4 diseños patentados y tienen un rendimiento excelente en campo de flujo, turbulencia y transferencia de masa. Se utiliza ampliamente en la investigación de transferencia de calor, patrones de flujo y combustión. FSA4000 puede manejar frecuencias Doppler de hasta 175 MHz y, con un cambio de frecuencia de 40 MHz, puede manejar campos de flujo superiores a 1000 m/s.
Entonces, para el sistema 3D PDPA, debido al largo tiempo de muestreo, se requiere que el láser sea estable y pueda funcionar de manera estable durante mucho tiempo, y los requisitos de energía de las tres longitudes de onda sean iguales. como sea posible para garantizar la precisión de la medición de velocidad tridimensional. Por lo tanto, TSI eligió láseres de Coherent, la marca de láser número uno del mundo, que es más cara pero tiene una calidad estable. En términos de diseño de la ruta óptica, es necesario garantizar una alta relación señal-ruido, así como un ajuste conveniente y un uso fácil de usar. Esto requiere el ajuste de la sonda de fibra óptica, lo que requiere un amplio rango de ajuste y una alta precisión de ajuste.
Además, en la medición multidimensional, es necesario enfocar múltiples rayos láser en el mismo punto. TSI proporciona herramientas de ajuste especiales para garantizar fundamentalmente la calidad de la señal. La mayoría de los artículos, documentos y resultados de pruebas relacionados con la medición de la velocidad del láser en el mundo se obtienen utilizando los productos de TSI. El velocímetro láser Doppler de TSI tiene un rendimiento estable y una calidad confiable, y ha sido probado por clientes de todo el mundo.