Upload
internet
View
105
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Laser Doppler Anemometry
Instituto Superior Técnico
Pedro Jorge MendesNovembro 2003
Princípio Base
Técnica de medição da velocidade de um fluido, baseada no efeito Doppler
da luz que é dispersa a partir de pequenas partículas que acompanham
o movimento do fluido em estudo.
Componentes
Fonte de Luz
Separador de feixe e Célula de
Bragg
Emissor
Volume de controle
Receptor
Foto multiplicador
es
Processador de sinal
Escoamento
Ópticas de transmissão
Ópticas de
recepção
Fonte de Luz
Direccional Coerente Monocromática Polarizada
Separador de feixes eCélula de Bragg
O primeiro separa o feixe original em 2
A segunda altera a frequência de 1 dos feixes
Laser
Braggcell
Células electroscópicas gratings rotativas de difracção
Em DANTEC webpage
Emissor
Lente convergente para que exista cruzamento dos feixes no volume de controle
Muito importante conhecer as características do arranjo óptico (ângulo entre os 2 feixes, distância focal)
Volume de Controle
t (measured)
Signal
Time
Franjas claras e escuras Distância entre franjas conhecida
Só mede a componente da velocidade perpendicular ao
plano das franjas
Em DANTEC webpage
Em DANTEC webpage
Volume de Controle
2sin
4
L
zD
F
L
y D
F
4
2cos
4
L
xD
F
F
DL
Y
Z
X
z
xX
Z
f
2sin2 f
Em DANTEC webpage
L
f DE
FN
2tan8
Volume de Controlo eCélula Bragg
Em DANTEC webpage
Em DANTEC webpage
Partículas Traçadoras
Fundamentais Devem acompanhar o escoamento ↑ do diâmetro ⇒ ↑ intensidade do
sinal Não devem tornar o meio opaco
impedindo a passagem da luz
Receptor
Receiving opticswith detector
Transmittingoptics
Receiving optics
with DetectorLaser
Braggcell
Detector
Forward e side scatteredBack scattered
Em DANTEC webpage
Em DANTED Webpage
Receptor
Fotomultiplicadores: mais sensíveis, emissão de electrões, excitados pelos fotões
Fotodiodos: mais resistentes, inversão da sentido da corrente devido à luz incidente
Processador de Sinal Correlators Frequency trackers Counters Spectrum analyzers
PrecisãoGama de frequências
Capacidade para distinguir os sinais do ruídoResolução temporal
Imprecisões Reflexos Desvio dos raios Não perpendicularidade dos raios em
relação ao plano de medida Desalinhamento do receptor (excepto
back scatter) Interferências Gradientes de velocidade no volume de
controlo
Aplicações Escoamentos laminares e turbulentos Estudos aerodinâmicos Escoamentos Supersónicos Automóveis, turbinas etc. Medidas de vibrações Ambientes quentes Velocidade de partículas ...etc.
Algumas notas finais Técnica de medição de velocidades em
líquidos ou em gases Pode medir 1, 2 ou as 3 componentes da
velocidade Técnica óptica (Não-intrusiva) Não necessita de calibração Boa precisão Boa resolução espacial devido ao reduzido
volume de controle Requer partículas traçadoras Requer acesso óptico ao escoamento Moroso
Exemplo Aparelho em vidro
Duran, IR=1,47 Diâmetros pequenos Alterações de
curvatura
Exemplo
X
Y
-30 -20 -10 0 10 20 30 40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Frame 001 03 Nov 2003 Frame 001 03 Nov 2003