Simulador de un sistema LDA mediante el método de franjas

Abstract

Laser Doppler Anemometry, or LDA, is a widely accepted tool for fluid dynamic investigations in gases and liquids. It is a well-established technique that gives information about flow velocity. This project is based on an LDA (Laser Doppler Anemometry) simulator that models a real system based on the estimation of a speed component. The main functioning of this system is based on the detection of changes in the frequency of scattered light, Doppler effect, by the particles of the fluid illuminated by a coherent light source. In order to carry out this simulation, the Matlab software tool will be used and its graphical user interface (GUI). Previously, a theoretical study is carried out and, subsequently, the code necessary for the creation of the simulator is implemented. This simulator must be able to estimate the speed component by adding noise by varying the SNR, consider a certain threshold to detect the signal, do the spectral analysis to find the Doppler frequency, study the different trajectories of the particles within the measurement volume and analyse the results of such simulations.

La anemometría Láser Doppler o LDA, es una técnica utilizada para la investigación de procesos dinámicos en fluidos (gases y líquidos). Esta técnica proporciona información sobre la velocidad de un fluido. Este proyecto se basa en realizar un simulador LDA (Laser Doppler Anemometry) que modele un sistema real basado en la estimación de una componente de velocidad del fluido a medir. Este sistema está basado en la detección de los cambios en la frecuencia de la luz dispersada mediante el efecto Doppler producida por las partículas del fluido, iluminadas por una fuente de luz coherente. En caso que la partícula tenga un diámetro más pequeño que la longitud de onda, se puede estimar la velocidad mediante el modelo de franjas. Para llevar a cabo la realización de este simulador LDA, se hará uso del software Matlab y se presentará mediante la interfaz gráfica de usuario (GUI) que lleva integrada, para generar un entorno gráfico, sencillo y visual. Previamente, se realiza un estudio teórico y luego, se implementa el código necesario para la creación del simulador. Este simulador ha de ser capaz de estimar una componente de velocidad del fluido a medir con y sin ruido (SNR), realizar el análisis espectral para determinar la frecuencia Doppler, estudiar las diferentes trayectorias de las partículas dentro del volumen de medida y analizar los resultados de dichas simulaciones. Tras el análisis de los diferentes casos, se hace una comparación de las medidas obtenidas con el simulador respecto a los datos teóricos. En este documento se presentaran los resultados obtenidos en las simulaciones realizadas y la configuración del escenario, así como los parámetros utilizados.