光學(xué)測(cè)試技術(shù)

1、熱輻射：組成物質(zhì)的諸微觀粒子在熱運(yùn)動(dòng)時(shí)都要使物體輻射電磁波，產(chǎn)生輻射場(chǎng)。這種與溫度有關(guān)的輻射現(xiàn)象，稱(chēng)為熱輻射。特點(diǎn)：(1）物質(zhì)在任何溫度下都有熱輻射。(2）溫度越高，發(fā)射的能量越大，發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)越短。單色輻射度M(T)單位時(shí)間內(nèi)從物體單位表面發(fā)出的波長(zhǎng)在附近單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的電磁波的能量M （T ）稱(chēng)單色輻射本領(lǐng)。(或單色輻射度)單色輻射度反映了在不同溫度下輻射能按波長(zhǎng)分布的情況。不同的物體，不同的表面（如光滑程度）其單色輻射度是大不相同的。吸收比：物體吸收的能量和入射總能量的比值，（，T）基爾霍夫定律基爾霍夫在1860 年從理論上推得物體單色輻射度與單色吸收比之間的關(guān)系:所有物體的單色輻

2、射度M(T) 與該物體的單色吸收比的比值為一恒量。這個(gè)恒量與物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)，而只與物體的溫度和輻射能的波長(zhǎng)有關(guān)。說(shuō)明單色吸收比大的物體，其單色輻出度也大。（例如黑色物體，吸熱能力強(qiáng)，其輻出本領(lǐng)也大）若物體不能發(fā)射某一波長(zhǎng)的輻射能，那么該物體也就不能吸收這一波長(zhǎng)的輻射能。黑體:能完全吸收照射到它上面的各種波長(zhǎng)的光的物體。它的M (T）最大且只和溫度有關(guān)。絕對(duì)黑體就是吸收系數(shù)(,T)1的物體。任何物體的單色輻射本領(lǐng)和單色吸收比等于一個(gè)恒量，而這個(gè)恒量就是同溫度下絕對(duì)黑體的單色輻射本領(lǐng)。若知道了絕對(duì)黑體的單色輻射本領(lǐng)，就可了解所有物體的輻射規(guī)律，因此，研究絕對(duì)黑體的輻射規(guī)律就對(duì)研究熱輻射極為重要。絕

3、對(duì)黑體單色輻射本領(lǐng)按波長(zhǎng)分布曲線MB(T) 只和溫度有關(guān)維恩假設(shè)：從經(jīng)典熱力學(xué)的思想出發(fā)，黑體的輻射可看成是由許多具有帶電的簡(jiǎn)諧振子（分子，原子的振動(dòng)）所發(fā)射，輻射能按頻率（波長(zhǎng)）分布的規(guī)律類(lèi)似于麥克斯韋分子速度分布律，于1896 年得出絕對(duì)黑體的單色輻出度與波長(zhǎng)、溫度關(guān)系的一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)公式。因?yàn)檩椛涫请姶挪?，而大家已?jīng)都知道，電磁波是一種波動(dòng)，用經(jīng)典粒子的方法去分析，有一種南轅北轍的味道。按照這個(gè)函數(shù)繪制出的曲線,其在高頻(短波) 部份與實(shí)驗(yàn)曲線能很好地相符,但在低頻(長(zhǎng)波) 部份與實(shí)驗(yàn)曲線相差較遠(yuǎn)。瑞利金斯公式他們把分子物理中的能量按自由度均分原理運(yùn)用到電磁輻射上，并認(rèn)為在黑體空腔中輻射的電

4、磁波是諧振子所發(fā)射的駐波，這樣得到的公式為在低頻段，瑞-金線與實(shí)驗(yàn)曲線符合得很好；在高頻段，瑞-金線與實(shí)驗(yàn)曲線有明顯的偏離其短波極限為無(wú)限大(0，E)“紫外災(zāi)難”。普朗克假定（1900 年）(1)黑體是由帶電諧振子組成，這些諧振子輻射電磁波，并和周?chē)碾姶艌?chǎng)交換能量。(2)這些諧振子的能量不能連續(xù)變化，只能取一些分立值，這些分立值是最小能量的整數(shù)倍普朗克假設(shè)的意義當(dāng)時(shí)普朗克提出能量子的假設(shè)并沒(méi)有很深刻的道理，僅僅是為了從理論上推導(dǎo)出一個(gè)和實(shí)驗(yàn)相符的公式。這件事本身對(duì)物理學(xué)的意義是極其深遠(yuǎn)的。能量子假設(shè)是對(duì)經(jīng)典物理的巨大突破，它直接導(dǎo)致了量子力學(xué)的誕生。能量子概念在提出5年后沒(méi)人理會(huì)，首先是愛(ài)因

5、斯坦認(rèn)識(shí)到其深遠(yuǎn)的意義，并成功地解釋了和“光電效應(yīng)”。普朗克本入一開(kāi)始也沒(méi)能認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。13年后才接受了他自己提出的這個(gè)概念（1918年，獲諾貝爾獎(jiǎng)）。光電效應(yīng)金屬及其化合物在光波的照射下發(fā)射電子的現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)，所發(fā)射的電子稱(chēng)為光電子。飽和光電流強(qiáng)度Im與入射光強(qiáng)成正比（不變）。（打出的電子數(shù)與光強(qiáng)有關(guān)）光電子的最大初動(dòng)能隨入射光的頻率增大而增大,與入射光強(qiáng)無(wú)關(guān)。(打出的電子動(dòng)能與光的頻率相關(guān))只有當(dāng)入射光頻率大于一定的紅限頻率0時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。（是否打出電子有一個(gè)光子頻率的閾值）光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的。（無(wú)延遲性）逸出功，初動(dòng)能與光強(qiáng)、頻率的關(guān)系按照經(jīng)典的物理理論，金屬中的自由電子

6、是處在晶格上正電荷所產(chǎn)生的“勢(shì)阱”之中。這就好象在井底中的動(dòng)物，如果沒(méi)有足夠的能量是跳不上去的。當(dāng)光波的電場(chǎng)作用于電子，電子將從光波中吸取能量，克服逸出功，從低能的束縛態(tài)，跳過(guò)勢(shì)壘而達(dá)到高能的自由態(tài)，并具有一定的初動(dòng)能。與經(jīng)典物理學(xué)矛盾的地方按照經(jīng)典的波動(dòng)理論，光波的能量應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)。因此，按經(jīng)典理論，光電子的初動(dòng)能應(yīng)隨入射光強(qiáng)度的增加而增加。但實(shí)驗(yàn)表明，光電子的初動(dòng)能與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，而只與入射光的頻率呈線性增加存在光電效應(yīng)的頻率紅限。光波的能量分布在波面上，電子積累能量需要一段時(shí)間，光電效應(yīng)不可能瞬時(shí)發(fā)生。普朗克的假定是不協(xié)調(diào)的h=2. 愛(ài)因斯坦光量子假設(shè)（1905 ）h 為普朗克常數(shù)h=6.6

7、26176 ×10-34J ·s(1)電磁輻射是由以光速c 運(yùn)動(dòng)，并局限于空間某一小范圍的光量子(光子) 組成，每一個(gè)光量子的能量與輻射頻率的關(guān)系為(2)光量子具有“整體性”，一個(gè)光子只能整個(gè)地被電子吸收或放出。普朗克假定物體只是在發(fā)射或吸收電磁輻射時(shí)才以“量子”的方式進(jìn)行，并未涉及輻射在空間的傳播。相反，他認(rèn)為電磁輻射在空間的傳播還是波動(dòng)的。愛(ài)因斯坦光量子假設(shè)（1905 ）h 為普朗克常數(shù)h=6.626176 ×10-34J ·s(1)電磁輻射是由以光速c 運(yùn)動(dòng)，并局限于空間某一小范圍的光量子(光子) 組成，每一個(gè)光量子的能量與輻射頻率的關(guān)系為光量子具

8、有“整體性”，一個(gè)光子只能整個(gè)地被電子吸收或放出。一束光就是一束以光速運(yùn)動(dòng)的粒子流，單色光的能流密度，等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的光子數(shù)與每個(gè)光子能量之積n表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的光子數(shù)。這也說(shuō)明，在能量密度一定時(shí)，每個(gè)光子的能量越大（即頻率越高）光子數(shù)n 就越小。可以很好地解釋光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)X 射線被較輕物質(zhì)( 石墨,石蠟等) 散射后X 光的成分，發(fā)現(xiàn)散射譜線中除了有波長(zhǎng)與原入射X 波長(zhǎng)相同的成分外，還有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的成分，這種散射現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓散射或康普頓效應(yīng)康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義有力地支持了“光量子”概念，也證實(shí)了普朗克假設(shè)=h。首次實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛(ài)因斯坦提出的“光量子具有動(dòng)量”的假設(shè)。證

9、實(shí)了在微觀的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)的區(qū)別：光電效應(yīng)是處于原子內(nèi)部束縛態(tài)的電子與光子的作用，這時(shí)束縛態(tài)的電子吸收了光子的全部能量而逸出金屬表面；康普頓效應(yīng)則是光子與準(zhǔn)自由電子的彈性碰撞，光子只是將一部分能量傳給電子，故散射光子的能量（因而頻率）低于入射光子的能量波粒二象性:在傳播過(guò)程中顯示它的波動(dòng)性(如干涉，衍射等)在光與實(shí)物粒子相互作用時(shí)，又顯示它的粒子特性?？捎貌柕摹盎パa(bǔ)原理”解釋光譜是電磁輻射的波長(zhǎng)成份和強(qiáng)度分布的一種記錄。氫原子理論的三大假設(shè)(1)穩(wěn)定態(tài)假設(shè)(2)量子化躍遷頻率假設(shè)(3)角動(dòng)量量子化假設(shè)原子系統(tǒng)的能量是不連續(xù)的，量子化的。這

10、種量子化的能量值稱(chēng)為原子的能級(jí)。激光三部分：基態(tài)和激發(fā)態(tài)當(dāng)n=1 時(shí)，能量最小，電子也離核最近；由能量最低原理知,這時(shí)原子系統(tǒng)最穩(wěn)定。原子處于能量最低的狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)當(dāng)n 2 ，3 ，4 時(shí)，即原子處于高能態(tài)時(shí)是不穩(wěn)定的，它終會(huì)釋放多余的能量而躍遷到低能態(tài),故稱(chēng)高能態(tài)為激發(fā)態(tài)。當(dāng)n 時(shí)，E=0 ，這時(shí)電子已脫離原子成為自由電子?；鶓B(tài)和各激發(fā)態(tài)中電子都沒(méi)脫離原子，統(tǒng)稱(chēng)束縛態(tài)。在通常情況下，原子總是處于基態(tài)，只有當(dāng)它受到外界的作用，從外界獲得足夠的能量，才會(huì)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),這說(shuō)明原子通常是穩(wěn)定的。同一線系的光譜線:就是從幾個(gè)不同的高能級(jí)躍遷到同一低能級(jí)所發(fā)射的譜線。玻爾的氫原子理論: 解釋氫光譜

11、規(guī)律；提出了能量量子化和角動(dòng)量量子化概念；提出了定態(tài)和能級(jí)躍遷假設(shè)。但其也有局限，玻爾理論只能計(jì)算光譜頻率，而對(duì)光譜強(qiáng)度、寬度、偏振問(wèn)題無(wú)法解決；復(fù)雜原子系統(tǒng)不能計(jì)算；對(duì)波粒二象性的理解:(1)粒子性：“原子性”或“整體性”，具有能量和動(dòng)量。不是經(jīng)典的粒子！拋棄了“軌道”的概念！ (2)波動(dòng)性：“可疊加性”，“干涉”，“衍射”，“偏振”。具有頻率和波矢。不是經(jīng)典的波。概率波的干涉結(jié)果實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電子的干涉圖樣是大量電子的一種統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。對(duì)于單個(gè)電子，在某一時(shí)刻，它到底是通過(guò)哪一個(gè)縫,過(guò)縫后落在屏上哪一點(diǎn)是隨機(jī)的，無(wú)規(guī)律的；對(duì)于大量電子(或一個(gè)電子的多次行為) 來(lái)說(shuō)，它們到達(dá)光屏上的位置則是遵從

12、某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律的激光工作物質(zhì)、激勵(lì)(能源)裝置和光學(xué)諧振腔光與物質(zhì)相互作用受激吸收 自發(fā)輻射 受激輻射激光物質(zhì)是三能級(jí)或四能級(jí)結(jié)構(gòu)激光形成的基本條件要有適當(dāng)?shù)募す夤ぷ魑镔|(zhì)(2) 要有外界激勵(lì)源(3) 要有激光諧振腔（必考）激光工作原理總結(jié)如下(1) 工作物質(zhì)在激勵(lì)能源激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(2) 由自發(fā)輻射產(chǎn)生的少數(shù)沿腔軸方向傳播的光子在工作物質(zhì)中引起受激輻射(3) 光學(xué)諧振腔使受激輻射的光子在腔內(nèi)往返振蕩，不斷得到放大(4) 滿(mǎn)足閾值條件下形成激光激光器的組成諧振腔，作用(1) 使激光具有極好的方向性( 沿軸線)(2) 增強(qiáng)光放大作用( 延長(zhǎng)了工作物質(zhì))(3) 使激光具有極好的單色性( 選頻)工

13、作物質(zhì)激勵(lì)系統(tǒng)激光的特性方向性好-激光的發(fā)散角小亮度高、能量集中單色性好相干性好定容燃燒系統(tǒng)：一般用于基礎(chǔ)研究主要用于噴霧和燃燒特性的研究?jī)?yōu)點(diǎn)：可排除復(fù)雜因素的干擾，即固定參數(shù)，對(duì)某些問(wèn)題進(jìn)行精細(xì)的研究缺點(diǎn)：與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況相差較大快速壓縮-膨脹系統(tǒng)目的：一般用于基礎(chǔ)研究，主要用于噴霧和燃燒特性的研究結(jié)構(gòu)：有運(yùn)動(dòng)件，實(shí)現(xiàn)單次的快速壓縮-膨脹優(yōu)缺點(diǎn)：具有光學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)和定容燃燒系統(tǒng)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)內(nèi)窺鏡定容燃燒系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)最小最為接近真實(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)但圖象有失真，不容易做定量的標(biāo)定分子光譜散射的種類(lèi)瑞利散射自發(fā)喇曼散射激光誘導(dǎo)熒光分子光譜散射的本質(zhì)：涉及到分子和光子之間的能量交換問(wèn)題米氏散

14、射Mie Scattering產(chǎn)生物質(zhì)微粒，并不涉及分子和光子之間的能量交換瑞利散射現(xiàn)象當(dāng)采用一束單色光，例如激光束作為光源時(shí)，發(fā)生與入射光波長(zhǎng)幾乎完全一致的散射光，這時(shí)發(fā)生的散射現(xiàn)象，即稱(chēng)為瑞利散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波散射較小，而波長(zhǎng)較短的藍(lán)、綠光，受到空氣散射較強(qiáng)，天空中的藍(lán)色正是這些散射光的顏色，因此天空會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色。英國(guó)科學(xué)家J.W.S.瑞利在19世紀(jì)末研究天空顏絕時(shí)提出的。因最初用于解釋大氣分子對(duì)可見(jiàn)光的散射瑞利散射現(xiàn)象物理解釋解釋一(粒子解釋)瑞利散射可以用光的量子理論解釋。即光子與物質(zhì)分子發(fā)生了完全的彈性碰撞，能量并未改變，而是僅改變了光子的運(yùn)動(dòng)方向解釋二(波動(dòng)解釋)頻率為Vo的單色光輻射

15、入射到分子中產(chǎn)生頻率為Vo的感應(yīng)振蕩偶極子然后這些振蕩偶極子向四周輻射出與入射光波相同頻率的次波喇曼散射現(xiàn)象當(dāng)采用一束單色光，例如激光束作為光源時(shí)，發(fā)生大于或小入射光波長(zhǎng)，波長(zhǎng)分布不連續(xù)，且散射光強(qiáng)度很小的散射現(xiàn)象，即稱(chēng)為喇曼散射頻率低于入射光的頻率的散射，稱(chēng)為Stokes散射，頻率高于入射光頻率的散射，稱(chēng)為anti-Stokes散射喇曼散射光信號(hào)光強(qiáng)大大低于瑞利散射的光信號(hào)光強(qiáng)1923年A.G.S.斯梅卡爾從理論上預(yù)言了頻率發(fā)生改變的散射。1928年，印度物理學(xué)家C.V.拉曼在氣體和液體中觀察到散射光頻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。(1) 解釋一(粒子解釋)喇曼散射可以用光的量子理論解釋。即光子與物質(zhì)分

16、子發(fā)生了不完全的彈性碰撞，相互之間能量有交換，不僅改變了光子的運(yùn)動(dòng)方向，而且從造成了散射光波長(zhǎng)的變化(2) 解釋一(波動(dòng)解釋)當(dāng)頻率為Vo的單色光輻射入射到分子中產(chǎn)生頻率為Vo的感應(yīng)振蕩偶極子，然后這些振蕩偶極子再被頻率為VR的分子振動(dòng)調(diào)制形成V=Vo+/-VR的新的振蕩偶極子，喇曼散射就是由這些頻率為Vo+/-VR的感應(yīng)振蕩偶極子引起的。激光誘導(dǎo)熒光散射現(xiàn)象當(dāng)采用一束單色光，例如激光束作為誘導(dǎo)光源時(shí)，含有熒光物質(zhì)的氣體分子發(fā)生大于入射光波長(zhǎng)的熒光,且散射光強(qiáng)度較大的散射現(xiàn)象，即稱(chēng)為激光誘導(dǎo)熒光光的吸收過(guò)程大約10-8-10-9s，發(fā)出的熒光約持續(xù)10-6s量級(jí)。一旦照射光停止，熒光也幾乎立即

17、停止熒光光強(qiáng)主要受入射激光光強(qiáng)和熒光物質(zhì)濃度的影響。、激光誘導(dǎo)熒光散射現(xiàn)象的物理解釋入射激光光子能量被物質(zhì)分子吸收，分子在吸收了光子能量之后躍遷至較高能級(jí)成為激發(fā)分子，處于較高能級(jí)的激發(fā)分子不能穩(wěn)定于高能級(jí)，在很短時(shí)間內(nèi)從所處的能級(jí)下降至第一電子激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)，然后再由這一能級(jí)下降至基態(tài)的任何振動(dòng)能級(jí)，在這一過(guò)程中，激發(fā)分子以光的形式放出它們所吸收的能量，所發(fā)出的光便是熒光。、激光誘導(dǎo)熒光實(shí)際所應(yīng)滿(mǎn)足的條件必須了解分子的吸收和發(fā)射光譜分子的吸收光譜必須和激光光源的波長(zhǎng)匹配必須了解受激分子的輻射衰減率由于碰撞、分解等各種原因?qū)е碌募ぐl(fā)態(tài)能量損失(特別是在多組分、高壓環(huán)境下)、激光誘導(dǎo)熒光技

18、術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)用途：LIF可以測(cè)量燃燒體系密度、溫度、速度、壓力和混合物的分子數(shù)關(guān)鍵：選擇合適的物質(zhì)與特定波長(zhǎng)的激光光源相匹配，產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的熒光信號(hào)激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)用途：LIF可以測(cè)量燃燒體系密度、溫度、速度、壓力和混合物的分子數(shù)關(guān)鍵：選擇合適的物質(zhì)與特定波長(zhǎng)的激光光源相匹配，產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的熒光信號(hào)瑞利散射瑞利散射是入射激光與氣體分子之間彈性碰撞的散射光。由于散射光的強(qiáng)度與氣體分子的摩爾濃度成正比，瑞利散射光能用來(lái)測(cè)量氣體的濃度。瑞利散射結(jié)合壓力測(cè)量，根據(jù)狀態(tài)方程可以計(jì)算氣體溫度。瑞利散射的優(yōu)點(diǎn)是其散射光很強(qiáng)，適合測(cè)量氣體密度很低的場(chǎng)合。與喇曼散射相比，瑞利散射的散射截面是喇曼散射散射截

19、面的上千倍。利用瑞利散射測(cè)量，其系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，而且所得數(shù)據(jù)處理起來(lái)比較簡(jiǎn)單。由于瑞利散射是彈性散射，它不能用來(lái)測(cè)量多種物質(zhì)混合物中的成分。而且由于瑞利散射光與入射激光的波長(zhǎng)相等，它受大粒子的Mie散射光的干擾很大而且容易受到來(lái)自壁面的射光的影響。由于Mie散射的光強(qiáng)是瑞利散射光強(qiáng)的幾十倍，為了保證能檢測(cè)到瑞利散射，測(cè)量環(huán)境必須非常干凈，保證空氣中沒(méi)有灰塵、液滴等顆粒。喇曼散射自發(fā)喇曼散射是入射光與分子之間非彈性碰撞的散射光，光子與散射分子之間有能量交換。因此，光子會(huì)從散射分子那里得到能量或失去一些能量給散射分子，喇曼散射光的波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)不同。對(duì)喇曼光譜的測(cè)量可以區(qū)分不同的物質(zhì)種類(lèi)。喇曼散

20、射光的強(qiáng)度取決于由熱作用的特殊的轉(zhuǎn)振子能級(jí)的分子數(shù)量。由于喇曼光的峰值與入射光能很好區(qū)分出來(lái)，雜亂的散射光能被辨別出來(lái)。喇曼散射具有碰撞時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)（10-9s），因此不會(huì)有熄滅發(fā)生。喇曼散射在任何波長(zhǎng)的入射激光的激發(fā)下都會(huì)發(fā)生，它可以同時(shí)進(jìn)行多種物質(zhì)的測(cè)量，由于自發(fā)喇曼散射不進(jìn)行電子能級(jí)之間的躍遷，它能夠測(cè)定穩(wěn)定物質(zhì)的濃度，比如N2、O2、CO2等。（這一點(diǎn)普通的激光誘導(dǎo)熒光法無(wú)法做到，因?yàn)樗枰h(yuǎn)紫外光作為光源。）喇曼散射光非常弱，并且需要進(jìn)行仔細(xì)的信噪比考慮；來(lái)自沒(méi)有波長(zhǎng)改變的散射光的背景噪聲是喇曼散射的一個(gè)問(wèn)題。激光多普勒測(cè)速的基本原理激光多普勒測(cè)速的基本原理是依據(jù)激光多普勒效應(yīng)，利用

21、運(yùn)動(dòng)例子散射光的頻移來(lái)測(cè)量速度，因?yàn)樯⑸涔獾念l移中包含有運(yùn)動(dòng)例子的信息利用了流場(chǎng)中粒子的Mie散射效應(yīng)激光多普勒測(cè)速的過(guò)程包含著靜止的光源、運(yùn)動(dòng)的微粒和靜止的光檢測(cè)器這三者之間的傳播關(guān)系、LDA技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)非接觸式方向性高時(shí)空分辨率多維測(cè)量(2)缺點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)全場(chǎng)測(cè)量不適于非透明流體和光線不可及的流動(dòng)區(qū)域的測(cè)量；操作較復(fù)雜粒子圖像測(cè)速技術(shù)的基本原理PIV是一種在流場(chǎng)中同時(shí)多點(diǎn)（如數(shù)千點(diǎn)）測(cè)量流體或粒子速度矢量的光學(xué)圖象技術(shù)。通常在流場(chǎng)的“平面薄片”中進(jìn)行測(cè)量精度和空間分辨率可與LDV及HWA比較粒子圖像測(cè)速技術(shù)的系統(tǒng)組成激光光源和成像光路CCD示蹤粒子圖像處理部分噴霧的粒徑測(cè)量技術(shù)

22、夫瑯和費(fèi)衍射粒徑測(cè)量技術(shù)相位多普勒粒徑測(cè)量激光全息粒徑測(cè)量夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件平行光單色光粒子尺度遠(yuǎn)大于光波長(zhǎng)夫瑯和費(fèi)衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的特征衍射條紋成明暗相間環(huán)狀分布。中間環(huán)又亮又寬，其余環(huán)從中間向周邊亮度減小。衍射條紋與入射光波長(zhǎng)、粒子尺度有關(guān)。相位多普勒測(cè)粒徑原理相位多普勒粒子分析是利用多普勒效應(yīng)來(lái)測(cè)量運(yùn)動(dòng)粒子的相關(guān)特性。它是由激光多普勒測(cè)速發(fā)展而來(lái)的，至今已有近二十年的歷史。PDA所依據(jù)的基本光學(xué)原理是Mie散射理論。如同聲波的多普勒效應(yīng)一樣，光源與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)也具有多普勒效應(yīng)。在PPA中，通過(guò)分析穿越激光測(cè)量體的球形粒子反射或折射的散射光產(chǎn)生的相位移動(dòng)來(lái)確定粒徑的大小。激光全息技術(shù)普通照相只記錄了物體各點(diǎn)的光強(qiáng)信息（反映在振幅上），丟掉了位像信息，得到的是一個(gè)二維平面圖像，毫無(wú)立體感。全息照相是利用相干光疊加而發(fā)生干涉的原理，借助于所謂參考光波與原物光波的相互作用，記錄下二種光波在記錄介質(zhì)上的干涉條紋這種干涉條紋不僅保存了物光波（從物體反射的光波）的振幅信息，同時(shí)還保存了物光波的位相信息記錄了干涉條紋的全息照片可以看做是個(gè)復(fù)雜的衍射光柵，當(dāng)用與原參考光波相同的光再照射該光柵時(shí)，其衍射波能重現(xiàn)原來(lái)的物光波，在照片后原物的位