LDA se používají pro měření rychlostí v tekutinách v rozmezí od 0,001 m.s-1 do 300 m.s-1, pro fluktuace rychlostí v rozmezí ± 70 % od střední hodnoty a pro frekvence fluktuací až 100 kHz. LDA patří mezi bezdotykové měřicí systémy, nezávislé na teplotě a tlaku tekutiny, přičemž se nemusí cejchovat a jsou velmi přesné. Jednotlivé systémy LDA mohou vypadat různě, jelikož pro měření Dopplerova frekvenčního posunutí lze použít různé navzájem interferující svazky a také přístup k měřené tekutině bývá různý. V dalším textu se budeme zabývat především systémy s referenčním svazkem, systémy interferenčními a systémy se dvěma směry pozorování.
Systém LDA s referenčním svazkem
LDA s referenčním svazkem, viz obr. 6-2, porovnává v detektoru rozptýlené záření ve směru p* a záření referenčního svazku ve směru r. Jelikož intenzita rozptýleného záření je malá, zeslabuje se referenční svazek vložením filtru. Nevýhodou daného uspořádání je nutnost umístění detektoru ve směru referenčního svazku.
Obr. 6-2 LDA s referenčním svazkem (L laser, D detektor, A částice, F filtr, w vektor rychlosti částice, r referenční svazek, p předmětový svazek, p* rozptýlený předmětový svazek)
Systém LDA interferenční - diferenční
LDA interferenční, viz obr. 6-3, porovnává v detektoru rozptýlené záření od svazku šířícího se ve směru p1 a rozptýlené záření od svazku ve směru p2. Při tomto uspořádání vzniká v měřeném objemu daném průnikem dvou svazků z laseru interferenční obrazec (viz obr. 6-4), který způsobuje kolísání intenzity rozptýleného světla při průletu částice A. Toto kolísání intenzity má stejnou frekvenci, jako je frekvence odvozená na základě Dopplerova jevu. Detektor lze při této metodě umístit do různých poloh, a to i na stejnou stranu s laserem (postačí pouze jeden průzor do měřeného prostoru), ale pak je nutný výkonnější laser.
Obr. 6-3 LDA interferenční (L laser, D detektor, A částice, w vektor rychlosti částice, p předmětové svazky, p* rozptýlené předmětové svazky)
Obr. 6-4 Průnik dvou laserových svazků (vlevo – schéma vzniku interferenčních rovin v místě průniku, vpravo – fotografie průniku laserových svazků)
Systém LDA se dvěma směry pozorování
LDA se dvěma směry pozorování, viz obr. 6-5, porovnává v detektoru rozptýlené záření ve směru p1* a ve směru p2*. Při tomto uspořádání se před optickou jednotku umístí maska se dvěma otvory, čímž lze sledovat měřené místo jen ze dvou definovaných pohledů. Předností dané metody je možnost simultánního měření dvou navzájem kolmých složek rychlosti proudící tekutiny. K takovému měření postačí jeden laser, ale ostatní části anemometru musí být zdvojeny (před prvou optickou jednotku se vloží maska se čtyřmi otvory, přičemž dva protilehlé svazky musí projít necloněné do druhé optické jednotky). Metoda se dvěma směry pozorování vyžaduje vysoký výkon laseru, ale lze ji použít někdy i s detektory umístěnými na stejné straně s laserem (s jedním průzorem do měřeného prostoru).
Obr. 6-5 LDA se dvěma směry pozorování (L laser, D detektor, A částice, w vektor rychlosti částice, p předmětový svazek, p* rozptýlené předmětové svazky)
Signály z detektoru, kterým může být např. fotonásobič, lze sledovat na osciloskopu. Výsledná frekvence (zázněje) daná interferencí příslušných světelných svazků je úměrná rychlosti částic v prostoru osvětleném laserem. Signály jsou ovlivňovány šumem, a proto je upravujeme úzkopásmovým filtrem propouštějícím Dopplerovskou frekvenci. Profesionální systémy LDA jsou dodávány současně s rozsáhlým elektronickým vybavením pro vyhodnocování různých parametrů proudu ze signálů generovaných detektorem.
Laserová anemometrie se stále intenzívně rozvíjí a hranice mezi jejími jednotlivými metodami jsou mnohdy málo zřetelné. Kromě výše uvedených systémů LDA se lze setkat i s dvouvlnovými LDA systémy (pro současné měření dvou složek rychlostí), s laserovým anemometrem se dvěma oddělenými svazky, který je vzdáleně příbuzný interferenčnímu LDA systému (ale místo množiny interferenčních rovin jsou v měřicím prostoru jen dva svazky) a s různými dalšími systémy.
Pozn.: Firma Dantec, ale také firma TSI, vyrábí i speciální systémy pro výzkum rychlostí a velikostí částic v tekutinách. Měření rychlostí je založeno na obdobném principu jako LDA, měření velikostí částic je založeno na rozboru vlastností rozptýleného světla (viz difrakce). Tyto systémy se nazývají PDA (Particle dynamics analysers), nebo také PDPA a lze je využít např. pro výzkum rozložení částic v proudech z rozprašovačů a trysek, viz obraz 1 (pohled na zařízení pro vytvoření protínajících se laserových svazků v oblasti zkoumaného proudu z trysky), obraz 2 (křížení laserových svazků v proměřovaném dvoufázovém proudu). Uvedené obrazy jsou z výzkumů prováděných prof. Jíchou a Ing. Jedelským na pracovišti [6-12].