介绍

对单个颗粒进行相位多普勒风速计 （PDA） 测量，可以对颗粒流进行详细分析。可以测量流场中统计尺寸和速度矩的分布，以及粒子浓度和局部尺寸-速度相关性。

测量点在流中的移动允许绘制整个流场。
相位多普勒风速法的基本原理基于光散射干涉法，因此不需要校准。

测量点由两个聚焦激光束的交点定义，当单个颗粒穿过样品体积时，对它们进行测量。因此，颗粒会散射来自两个激光束的光，从而产生光学干涉图样。

放置在精心选择的离轴位置的接收光学元件将一部分散射光投射到多个探测器上。每个探测器将光信号转换为频率与粒子速度成正比的多普勒暴。来自不同探测器的多普勒信号之间的相移是颗粒直径的直接测量值。

原则

PDA 技术是激光多普勒风速法的延伸，基于相位多普勒原理。

两个或多个检测器收集通过测量体积的单个颗粒散射的光。

光散射

光线追踪可以可视化光散射现象。例如，入射到水滴上的光从表面部分反射，在一次内部反射后，在向前和向后方向上部分透射和折射。散射光强度在所有方向上并不均匀，还取决于相对折射率：

散射角

因此，必须仔细选择接收器的位置（散射角j），以确保一种光散射模式占主导地位。

常用的散射角范围是：
A：30° – 70°（折射）
B：80° – 110°（反射）
C：135° – 150°（二阶折射）

粒子速度

粒子速度 U 是根据来自任何一个探测器的信号的多普勒频率 fD 计算得出的：

颗粒大小

粒径 D 由来自两个检测器的信号之间的相位差 F 得出。

如果光散射以反射为主：

如果光散射以折射为主：

三个检测器

使用两个检测器可以明确测量的最大粒径对应于 F 1-2 = 360° 的相移。减小检测器之间的距离可以扩展粒径范围。但是，这也会降低测量分辨率。使用三个检测器可提供较大的可测量尺寸范围 （F 1-3） 和高测量分辨率 （F 1-2）。

最先进的 PDA 接收器具有三个预先对准的接收孔，集成到一个光纤探头中。