4.3.2速度检测技术 多普勒测速 ·当光源和反射体或散射体之间存在相对运动 时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差 别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者 多普勒于1842年发现的。 ·当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该 点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相 比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移， 称为多普勒频移
多普勒测速 4.3.2 速度检测技术 • 当光源和反射体或散射体之间存在相对运动 时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差 别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利学者 多普勒于1842年发现的。 • 当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该 点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相 比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移， 称为多普勒频移
多普勒效应原理 P 光电接收器 K 激光器
多普勒效应原理 激光器 激光器 ki P 光电接收器 光电接收器 k s v
光电接收器 P静止时，入射光频率为： 激光器 f。=c/,c为光速，2为入射光波波长。 K表示平行于入射光波矢量的单位矢量； K表示平行于散射光波矢量的单位矢量 (Apparent frequency) 若P点以速度节·k,远离光源，对P点来说入射光的视在频率： p=(c-.k:)/,c-.入射波相对于P点的速度 对光电探测器来说，散射光视在波长、频率分别为： 2-e-)5,t C c(c-v.k:) (c-v.kg) C-寸.k散射波相对于P点的速度
i P c P P λ λ λ , 0 i f = c /λ s sp s f =(c - v k )/λ c - v k p ii i c(c - v f = s c =(c-v k )/f , × ⋅ ⋅ ⋅ = JJG JJG G G G G G G G G G i s i 静止时，入射光频率为： 为光速， 为入射光波波长。 表示平行于入射光波矢量的单位矢量； 表示平行于散射光波矢量的单位矢量 若 点以速度v k 远离光源，对P点来说入射光的视在频率： 入射波相对于 点的速度 对光电探测器来说，散射光视在波长、频率分 K 别为： K ， P s k )i λ(c - v k ) i s c-v k ⋅ ⋅ ⋅ G G G G G 散射波相对于 点的速度 ， 激光器 激光器 ki P ks 光电接收器 光电接收器 v (Apparent frequency)
k P Ks 光电接收器 激光器 则散射光和原始北之间的频移为：。Y 由于y<c,则 (ks-k:)_v(cos 0+cos 02) 其中： 0为物体至光源方向与物体运动方向间的夹角； ,为物体至观察者方向与物体运动方向间的夹角
v c θ θ1 , : 1 2 i c-v k f = f -f = ( -1) c i d s 0 λ c-v k i s v (k -k ) f = s i d λ i v(cosθ +cosθ ) = λ ⋅ ⋅ ⋅ G G G G G G G 2 则散射光和原始光之间的频移为： 由于 则 其中 为物体至光源方向与物体运动方向间的夹角; 为物体至观察者方向与物体运动方向间的夹角 θ 1 激光器 θ 2 激光器 ki P 光电接收器 光电接收器 k s v
后向散射型多普勒测速原理 从入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束 的光电检测器位于被测物体后面，即与光源在同 一侧。激光器S发出光束垂直人射到运动体，并 在P,点散射，散射光由光电检测器R接收。根据多 普勒效应检测多普勒频移，如果入射光与散射光 的夹角为日，则多普勒频移为： 0,=90°，8，=90-0 f,=vsina/元 f=fovsine/c R v=cfal(fo sine)
后向散射型多普勒测速原理 从入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束 的光电检测器位于被测物体后面，即与光源在同 一侧。激光器S发出光束垂直人射到运动体，并 在P点散射，散射光由光电检测器R接收。根据多 普勒效应检测多普勒频移，如果入射光与散射光 的夹角为 θ，则多普勒频移为： 0 1 2 0 0 90 , 90 sin / sin / /( sin ) d i d d f v f f v c v cf f θ θ θ θ λ θ θ = − = = = ＝ S R θ θ 2 v P