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Concept
Vélocimétrie laser
Résumé
vignette|Un laser-Doppler
La vélocimétrie laser (ou anémométrie laser Doppler (LDA)) est une technique optique fondée sur la mesure du décalage en fréquence de faisceaux laser éclairant des particules très fines entraînées par un fluide (tel que l'air ou l'eau). Ainsi, en mesurant la vitesse des particules dans le fluide, on peut connaître la vitesse du fluide.
La vélocimétrie laser est parfois préférée aux autres techniques de mesures de vitesses d'écoulement tel que le tube de Pitot, car le capteur se trouve à l'extérieur du flux mesuré et ne perturbe donc pas la mesure.
Ce vélocimètre se base comme son nom l'indique sur le principe de l'effet Doppler. Il faut illuminer le fluide ensemencé de fines particules par un plan d'une onde électromagnétique dont la fréquence est parfaitement connue (attention ne pas confondre avec une onde magnétique plane). Les particules vont alors diffuser cette onde avec une fréquence différente, qui est mesurée et comparée à celle de l'onde d'origine. La vitesse des particules, donc du fluide, peut être déterminée grâce à cette différence de fréquence.
Remarque: la vélocimétrie Doppler est ici utilisée pour mesurer la vitesse de petites particules mais elle peut aussi être utilisée pour mesurer la vitesse d'objets plus volumineux, voir le radar par effet Doppler.
On peut distinguer sur le schéma :
La source de l'onde qui est ensuite diffusée dans un plan ;
L'écoulement qui traverse le plan de l'onde ;
L'onde diffusée par les particules ;
Le système qui mesure la fréquence de l'onde diffusée ;
Le système qui compare les fréquences.
On commence par poser les différentes notations :
fréquence de l'onde émise
fréquence de l'onde reçue
vecteur unitaire dans le sens de la propagation de l'onde émise
vecteur unitaire dans le sens de la mesure
vecteur vitesse de la particule
Les calculs sont faits dans un cas non relativiste (le fluide, donc les particules, possède une vitesse faible devant celle de la lumière) et basés sur les résultats obtenus ici.
Source officielle
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