激光表面速度计

激光表面速度计根据激光多普勒原理运行,并对移动对象散射回来的激光进行评估。Polytec 的 LSV 以非常具有挑战性和复杂的外差检测方法为基础。与仅对速度绝对值进行测量的传统非接触式方法不同,Polytec 的 LSV 还可以检测对象方向的变化,即使是静止状态。测量精度不依赖于速度,因此,即使是非常小的运动,也能精确记录。

差动多普勒技术

为了在原则上对任何长度的移动物体速度进行测量,需要使用垂直安装于其测量表面的传感器的测量设置。Polytec 速度计根据所谓的差动多普勒技术运行。此时,两个激光束分别以角度 φ入射到光轴,然后叠加在样品表面上。对于以速度 v 穿过两个激光束交叉点的 P 点,两个激光束的频率根据上述公式进行多普勒偏移。

两个激光束均叠加在测量体积中,并在该空间区域中产生明暗条纹的干涉图样。条纹间距 Δs 是系统常数,由激光波长 λ 和激光束 2φ 之间角度决定

Δs = λ/(2 sin φ)

如果粒子穿过条纹图案,则对其散射光的强度进行调制。因此,传感器头中的光电接收器产生 AC 信号,其频率 fD 与测量方向 vp 上的表面速度分量成正比,可以表示为:

  • fD = vp/Δs = (2vp/λ) sin φ
  • fD = 多普勒频率
  • vp = 测量方向上的速度分量
  • Δs = 测量体积中的条纹间距

值 λ/sin φ 构成了速度和长度测量的材料测量。

外差法

Polytec 激光表面速度计以所谓的外差模式工作,即一个激光束的频率发生 40MHz 的偏移。这使得测量体积中的条纹以对应于偏移频率 fB 的速度行进。然后,也可以识别样品的运动方向,以零速度进行测量。在外差模式下,光接收器处得到的调制频率 fmod 

fmod = fb + vp / Δs = fb + (2vp/λ) sin φ

使用傅里叶变换来确定控制器中的调制频率,其随后被转换为用于速度 vp 的测量值。通过集成速度信号的方式来执行长度测量。

Your PolyXpert in Velocimetry