1.      概述

在流体力学的实验研究中往往需要得到二维或三维的流速分布，如何实现

一要求成为LDV研究的重要课题。对于双光束LDV系统，由两束平行光经聚焦后可以实现一维速度测量，同理，由四束或三束平行光组成两个互相垂直平面的双光束系统就能测量二维速度分量，问题在于，如果这四束（或三束）光来自同一个激光光源，那么它们的散射光频率混杂在一起，难以区分出二维速度分量。为了解决这个问题，必须把散射光信号中的二维速度信号分离开，于是，产生了两种有代表性的二维LDV光路，即色分离光路和偏振分离光路。前者采用两台不同波长（即颜色）的激光器，通过滤光片将散射光中不同颜色的光线过滤分离开，从而实现二维速度的分离。后者则采用同一台激光器，通过改变光束偏振特性的方法实现二维速度的分离，这也是本实验所采用的方法，具有结构简单，成本低的优点。图1 是它的原理示意图。

              图1.   二维偏振分离LDV光路原理示意图

本实验中所采用的二维LDV系统采用532nm波长的半导体激光器和三光束布置方案，具有结构简单使用操作方便的优点，同时，采用前向散射方式大大提高了激光功率的利用率，只需要100mW左右的激光器就能实现二维速度测量。

2.      实验装置和操作

下图2 是一台教学型二维LDV装置，采用单色激光器和偏振分离技术实现

二维速度分离，发射光单元和接收光单元连接在一起，可以同步旋转。将一束气体或液体水平射流置于测量体位置，旋转光学单元就等于改变流体的入射方向，当旋转角从0度旋转到45度，二维速度分量的大小就会随着改变，服从二维向量合成规律，从而验证了LDV的二维测量特性。

                      图2. 教学型二维LDV装置

3.      实验报告要求

A.     将光学装置从0度逐步旋转到45度，通过LDV信号处理器测量并记录二维速度分量。

B.      将数据画成表格分别计算出合速度大小，证明二维LDV具有方向特性和测量测量的准确性。