Составители:
Рубрика:
Лазерный доплеровский анемометр
80
Частота колебаний световой волны очень велика, и для видимого света
имеет величину порядка 10
15
Гц. Так как в настоящее время практически невоз-
можно непосредственно измерить столь высокую частоту оптических колеба-
ний с необходимой точностью, то для измерения доплеровского сдвига частоты
(ДСЧ) применяют метод спектроскопии оптического смешения, который по
своей сути аналогичен радиотехническому методу гетеродинирования сигналов
на квадратичном детекторе. На фотоприемник направляются одновременно две
световые
волны, имеющие различные частоты. При этом фотоприемник высту-
пает в роли квадратичного детектора, так как его отклик прямо пропорционален
интенсивности света, которая, в свою очередь, пропорциональна квадрату ам-
плитуды световой волны. В результате интерференции этих волн, интенсив-
ность света на поверхности фотоприемника флуктуирует с частотой, равной
разности частот колебаний падающих на
нее волн.
Фотоприемник преобразует световое излучение в переменный электриче-
ский сигнал, величина которого прямо пропорциональна интенсивности свето-
вого излучения на его поверхности в каждый момент времени. Таким образом,
частота электрического сигнала фотоприемника оказывается равной величине
ДСЧ и прямо пропорциональной скорости движения объекта.
В результате влияния различных эффектов, связанных с конечными
раз-
мерами поперечного сечения лазерного пучка, кривизной его волнового фрон-
та, неоднородности размеров частиц, шумами фотодетектора и т.п., основная
частота сигнала фотодетектора сложным образом модулируется по фазе и ам-
плитуде. Поэтому для измерения величины ДСЧ в настоящее время, как прави-
ло, применяют методы цифрового спектрального анализа случайных сигналов,
которые позволяют
сравнительно легко выделить полезный сигнал на фоне по-
мех различного происхождения.
Эффект Доплера в оптике
Эффектом Доплера называют зависимость воспринимаемой приемником
частоты периодического сигнала от скорости относительного движения источ-
ника и приемника. Данный эффект проявляется в волновых процессах любой
природы. Однако его трактовка существенно зависит от того, имеет смысл го-
ворить о скорости возмущения относительно среды, т.е. принимать в расчет
движение источника и приемника
в этой среде или мы можем говорить лишь об
относительном движении источника и приемника.
Первый случай, например, имеет место при распространении звуковых
волн в жидкости или газе, внутри которой могут двигаться источник и прием-
ник. Очевидно, что при этом воспринимаемая приемником частота сигнала бу-
дет зависеть не только от скорости движения
приемника относительно источ-
ника, но также и от того, что именно, источник или приемник, движется при
этом относительно среды, в которой распространяются волны. При этом ре-
зультаты, полученные в первом и втором случае, различаются на величину вто-
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- …
- следующая ›
- последняя »
