Fotonová Dopplerova rychlost - Photon Doppler velocimetry
![]() | tento článek poskytuje nedostatečný kontext pro ty, kteří danému tématu nejsou obeznámeni.Leden 2013) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
Fotonová Dopplerova rychlost (PDV) je jednorozměrný Fourierova transformace analýza a heterodyn laser interferometrie, používaný v komunitě šokové fyziky k měření rychlostí v dynamických experimentech s vysokou časovou přesností. PDV byl vyvinut v Lawrence Livermore National Laboratory podle Strand.[1] V posledních letech dosáhl PDV popularity v komunitě šokové fyziky jako doplněk nebo náhrada za systém rychlostního interferometru pro jakýkoli reflektor (VISAR), další časově rozlišený rychlostní interferometrický systém. Moderní technologie sběru dat a běžná optická telekomunikační zařízení nyní umožňují montáž systémů PDV za rozumný rozpočet.
Teorie
Základním mechanismem PDV je interferenční obrazec vytvořený dvěma elektromagnetickými vlnami s malým rozdílem ve frekvenci. Protože většina systémů PDV je konstruována s dostupným telekomunikačním zařízením, je standardní laserový zdroj pro systém PDV soustředěn na 1550 nm (nebo 193,4 THz). Pokud se pak tento zdroj odráží od pohybujícího se povrchu určitou rychlostí (), bude se odražené světlo frekvenčně měnit () podle relativistické Dopplerovy rovnice posunu.
Pokud je pak posunuté zpětné světlo rušeno původním zdrojem, bude mít výsledná vlna rytmickou frekvenci v rozsahu několika GHz. Tato frekvence rytmu je dostatečně pomalá, takže ji lze monitorovat jednoduchým fotodetektorem a vysokorychlostním osciloskopem. Zaznamenáváním frekvence rytmu v čase se získá úplná historie rychlosti povrchu.

Analýza dat
Teoreticky je analýza datového signálu PDV poměrně jednoduchá, přičemž zdánlivá rychlost pohybujícího se povrchu () je prostě funkce vlnové délky zdroje () a frekvence signálu ():
V praxi je však určování okamžité frekvence () signálu kontrolou může být nepřesný a neúčinný. V důsledku toho se Fourierova transformační analýza používá k extrakci nejpravděpodobnějších frekvenčních složek, které lze poté použít k výpočtu historie rychlosti.
Převzetím sekvenčních FFT v časovém okně, které se pohybuje napříč datovým signálem, lze vytvořit 2D spektrogram, který označuje frekvenční složky nejvíce dominující v datech. Historie rychlosti pak může být extrahována ze spektrogramu.
Výhody
PDV může měřit širokou škálu rychlostí (omezeno především časovým rozlišením zařízení pro záznam signálu) a je relativně snadné jej nastavit a používat.
Omezení
V závislosti na kvalitě datového signálu a parametrech FFT může být inherentní chyba v měření PDV vysoká. Existují však způsoby, jak tyto problémy zmírnit a získat historii rychlosti s velmi vysokou přesností.[2]
Konference
Konference uživatelů PDV 2009 se konala na University of Texas v Austinu, Institute for Advanced Technology.[3]Konference uživatelů PDV 2010 se konala na Ohio State University.[4]
Viz také
Reference
- ^ Kompaktní systém pro vysokorychlostní velocimetrii využívající heterodynové techniky
- ^ Dolan, D. H. (2010). "Přesnost a přesnost ve fotonické Dopplerově rychlosti". Recenze vědeckých přístrojů. 81: 053905. Bibcode:2010RScI ... 81e3905D. doi:10.1063/1.3429257.
- ^ [1][mrtvý odkaz ]
- ^ Workshop uživatelů fotonické dopplerovské velocimetrie (PDV)