光频率和波长检测系统第八章.ppt

第八章光频率与波长调制检测系统8.1激光多普勒测速仪8.2双频激光测长仪8.3光电比色温度计频率调制：运动物体的反射或散射光发生多普勒频移而改变光的频率。光外差检测：可见光的频率很高（１０１４Hz)，一般光电器件不能响应，也就无法直接检测多普勒频移．因此，需要光外差的方法：同一光源的两束相干光以一定的条件投射到光电探测器表面进行混频，就能在输出的电信号中得到两束光的差频．8.1激光多普勒测速仪激光束经分光镜分成两束，一束经透镜会聚测点，被该处正以速度V运动的微粒向四面八方散射，散射光发生了频移，频率为（ν＋νＤ）。另一束经滤光片衰减后也由透镜会聚于测点，有一部分穿越测点作为参考光束，频率为ν。进入光阑由透镜会聚到光电倍增管的光电阴极上的有两束频率相近的光，发生干涉。参考光模式0102激光多普勒测速的原理12设：两光束的夹角为α，光波波长为λ，则干涉条纹的间距为：干涉条纹的空间频率为：12若粒子运动的速度为ν，运动的方向与条纹垂线的夹角为β，则粒子散射光的频率为：只要测出散射光的频率，就可以得到粒子的速度。动态响应快空间分辨率高流速测量范围宽测量精度高激光多普勒测速的特点管道内水流流层研究；01流速分布／亚音速或超音速气流／旋流的测量02大气远距离测量；03风速测量04可燃气体火焰的流体力学研究；05水洞、风洞和海流测量06激光多普勒测速的应用8.2双频激光测长仪双频激光（频差很小f2?f1=1～２MHz，分别为左旋和右旋光）c2记得f2-f1±?fc1记得f2-f1减法器得±?f累加双频激光测长仪原理A检测参数不同相位差频差B信号不同直流交流C对震动敏感不敏感单频双频双频测长仪与单频测长仪的比较01全辐射测温原理02光电比色测温原理8.3光电比色温度计03热物体在λ1~λ2波长范围内，传到光纤端部的辐射通量密度为：02光纤温度传感器的热辐射能量取决于光纤温度、发射率与光谱范围。01工作原理是基于光纤芯线受热产生黑体辐射现象来测量被测物体内热点的温度。黑体辐射型莱曼效应型莱曼(Raman)效应是一种利用光纤材料内分子相互作用调制光线的非线性散射效应。01这种散射光的波长会在两个方向上变化，即长波方向(称Stockes线)和短波方向(称为反Stockes线)。02Stockes辐射强度与反Stockes辐射强度之比为热力学温度的函数，可用来测定热点的温度；再测量光波传输的时间，就能确定其位置。0301荧光光纤温度传感器02光纤辐射型温度传感装置非功能型光纤温度传感器荧光光纤温度传感器1荧光光纤温度传感器的工作原理是利用荧光材料的荧光强度随温度而变化，或荧光强度的衰变速度随温度而变化的特性，前者称荧光强度型，后者称荧光余辉型。其结构是在光纤头部粘接荧光材料，用紫外光进行激励，荧光材料将会发出荧光，检测荧光强度就可以检测温度。荧光强度型传感器的测温范围为-50℃~200℃；荧光余辉型温度传感器的测温范围为-50℃~250℃。2