激光多普勒流体速度测量.doc

激光多普勒流体速度测量 06级11系 姓名:赵海波 学号：PB06210381 实验目的: 1.应用光学元件组装干涉光路 2.测量流体运动的速度 实验原理： 由激光器发生的激光由半透半反镜分成两束，由透镜聚焦 于石英管的中间，被水银中的镀银玻璃珠散射。由于水流具有一定的速度，因此散射后的光线频率会发生改变。根据多普勒效应可以得出改变值，为= 式中为干涉半角值，=D×l/2.λ为激光波长。为水流速度，沿方向的分量，由于光线垂直与水流，因此也就是实际的水流速度方向 根据测量值，由最小二乘法求出水流的速度 数据处理： 设= 由=D×l/2=29.0/105.0=0.28 可计算的 =0.27 He-Ne激光器产生的激光波长为6328 故可算得= 令 得 02+0.3+98-3*()=0 又由=知 b=0 解得 a=m/s 所以 =a=m/s 注意事项 1流速较高时，在短管中会有紊流。由于微粒的速度相差很多，造成虚假的结果。 2因为流速会变慢（由于液面差的不可避免的减小），信号峰会从低频向高频漂移，情况将有所改变，此时可以选择高些的采用频率。 3由两个不同的流速定出速度。改变软管夹的松紧程度，要保证改变的程度非常的小。且软管夹改变后，要等候大约2min，流体的扰动减小了，新的图象才能建立好。 实验总结： 1. 本实验中利用了多普勒效应原理，测量液体流速速度能达到0.1mm数量级，精度比较高，将难于直接测量的流速转化为测量散射光波的变化频率。 2. 实验中误差来源除了仪器精度和读数误差外，主要是由于水流中可能存在的紊流是微粒的速度并不一致，而且随着实验的进行。软管中的压强差发生了变化，液体的流速也会发生变化，因此实验得到的结果应该认为是一个平均值、 3. 在处理数据时，由于流速与变化频率是成正比的，因此用最小二乘法计算出来的结果与直接求出变化频率的平均值再代入公式=得到的结果一样。