激光多普勒测速法
激光表面测速仪基于激光多普勒原理工作，通过分析从移动物体或表面散射回来的激光光信号进行测速。Polytec公司的LSV产品采用技术难度极高且极为精密的异频检测方法。与仅能测量速度绝对值的传统非接触式方法不同，Polytec公司的LSV不仅能检测物体的速度变化，甚至还能检测物体的静止状态。 测量精度与速度无关，因此即使是非常微小的位移也能被精确记录。
激光多普勒测速法的测量原理
差分多普勒技术
要对移动物体（原则上长度不限）进行速度测量，需要使用一种测量装置，其传感器应垂直安装在被测表面上。Polytec 测速仪的工作原理基于所谓的“差分多普勒技术”。在此技术中，两束激光束——每束均以角度φ入射到光轴上——在样品表面上重叠。 对于以速度 v 穿过两束激光交点的点 P，两束激光的频率会根据上述公式发生多普勒频移。
两束激光在测量体积内发生叠加，并在该空间区域内产生由明暗条纹组成的干涉图样。条纹间距Δs是一个系统常数，取决于激光波长λ和两束激光之间的夹角2φ：
Δs = λ/(2 sin φ)
如果一个粒子穿过干涉条纹图案，则其散射回的光强度会发生调制。由此，传感器头中的光电接收器会产生一个交流信号，其 频率fD 与 表面在测量方向上的速度分量vp 成正比，因此可以表示为：
- fD=vp/Δs= (2vp/λ) sin φ
- fD= 多普勒频率
- vp= 测量方向上的速度分量
- Δs = 测量体积内的干涉条纹间距
数值 λ/sin φ 构成了速度和长度测量的物质度量。
外差调制技术
在所谓异频混频模式下工作的激光表面测速仪，其中一束激光束存在40 MHz的频率偏移。这使得测量体积内的干涉条纹以与偏移频率fB相对应的速度传播。由此，便能够确定样品的运动方向，并在零速度下进行测量。在异频混频模式下，光接收器处得到的调制频率fmod为：
fmod=fb+vp/ Δs =fb+ (2vp/λ) sin φ
该调制频率在控制器中通过傅里叶变换确定，并转换为速度vp 的测量值。长度测量则是通过对速度信号进行积分来实现的。