1.      概述

众所周知，LDV通过运动微粒对激光束散射光的频移来获得速度信息，对于双光束LDV来说，有以下关系式：

                      F_D  =（2sink/l ）U_y

由于频率是标量，没有正负之分，正向1m/s和负向1m/s的速度频率都是正的，如要测量二维流场，就无法获得正确的二维速度场。为了解决方向判别，提出了激光频移问题。

    激光频移就是将双光束中的一束光的频率移动一个固定的预知数值，这样，当两束光相交在控制体中就会产生一组移动的干涉条纹。相当于LDV的线性特性沿频率轴平移了一个已知量。当零速度时，频率不为零。只要负速度的频率值小于频移值，就不会产生频率模糊（见图1）。

                  图1 存在运动干涉条纹的控制体

    要得到激光束频率的改变，目前国际间通用的方法是采用声光调制器（见图2 ），通过声波与光波互作用产生的衍射光能使激光束得到一个超声频率的频移。如果在两束激光束中分别插入两个不同频率的器件，那么，合成得到的激光频移是两者之差，这就是双差动声光频移原理（见图3 ）。

                   图2. 声光调制器--激光频移方法

                 图3。 双差动声光频移LDV光路

    采用了激光频移的LDV系统具有许多优点。一是有利于消除粒子信号中的基底频谱（见图4 ）；二是有利于扩大动态测量范围（见图5 ）；三是有利于消除横向速度的限制（见图6 ），即使粒子在控制体中速度为零，也能产生足够的波群数，得到有效的采样数据，这对于信号处理是十分重要的。

                    图4. 有利与消除基底频谱

             图5. 有利于扩大动态测量范围

            图6. 有利于消除横向速度限制

2.      实验装置与步骤

图7 是一种实用的频移二维LDV光路，已经成为产品被普遍使用。实验要求：

A.     使用该产品测量一个射流流速，当射流速度方向改变时得到的二维速度也会相应改变，并符合速度的向量合成规律。

B.      观察声光调制器的衍射功能和衍射光的产生和调节。

            图7. 实用的二维频移LDV光路

3.      实验报告要求

A．记录并验证所记录射流速度方向改变时的二维速度合成数据。

B． 理解声光调制器工作原理，认识到频移对LDV的重要性。