CS233377B1 - Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média - Google Patents
Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média Download PDFInfo
- Publication number
- CS233377B1 CS233377B1 CS832632A CS263283A CS233377B1 CS 233377 B1 CS233377 B1 CS 233377B1 CS 832632 A CS832632 A CS 832632A CS 263283 A CS263283 A CS 263283A CS 233377 B1 CS233377 B1 CS 233377B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- laser
- mirror
- optical system
- mirrors
- mean value
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000004599 local-density approximation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 3
- 241000282941 Rangifer tarandus Species 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Vynález spadá do oboru měřicí techniky
a týká se zařízení pro synchronní
stanovení střední hodnoty a dynamické
složky rychlosti proudícího média
s využitím laser-dopplerovské anemometrie.
Podstatou vynálezu je zařízení, sestávající
z laseru, kterému je předřazen optický
systém, doplněný alternativně
Braggovou celou, dále ze soustavy zrcadel
a z hydraulického prvku, zařazeného
do potrubí, které je před a za hydraulickým
prvkem opatřeno průhledy a fotoná-
" sobiči. Soustava zrcadel je tvořena polopropustným
zrcadlem a odrazovým zrcadlem,
t, které jsou umístěny v optické ose laseru
a optického systému, a jsou doplněny dvojicí
pevných bočních zrcadel, uložených
proti průhledům v potrubí.
Description
Vynález se týká zařízení pro synchronní, stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího media s využitém metody laser-dopplerovské anemometrie.
Pro účely výzkumu a vývoje hydraulických zařízení se často vyžaduje stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti nebo průtoku proudícího média a to před a za hydraulickým prvkem daného hydraulického systému. K tomu je nutno měřit požadované parametry rychlosti proudění nebo průtoku ve dvou bodech a z naměřených hodnot se pak stanoví průměrná střední hodnota a odpovídající dynamické složky. V současné době se to provádí bud použitím dvou.měřidel, kupříkladu průtokoměru vhodného typu, zařazených konstrukčně do systému, ve kterém proudí zkoumané medium. Výstup měření bývá bud mechanický nebo elektrický. U tohoto řešení je možno vyhodnocovat zpravidla průtok, v méně případech pak rychlost proudění. Dalším známým řešením je použití dvou na sobě nezávislých čidel včetně vyhodnocovacích zařízení, která umožňují měření ve dvou bodech, jako je kupříkladu metoda žárové anemometrie, nebo použití dvou systémů laser-dopplerovské anemometrie, a podobně. Nevýhodou výše uvedených známých řešení je skutečnost, že je nutno použít dvou samostatných systémů, přičemž stanovení střední hodnoty a dynamické složky naměřených parametrů je nutno provést zpravidla samostatně. Takové řešení je ale nákladné a pracné. Konečně je známo řešení autora této přihlášky vynálezu, kdy je k měření použito jediného systému laser-dopplerovské anemometrie, doplněného o optický systém, jehož příslušenstvím je rozmítací rotační zrcadlo a dvě rotační, boční zrcadla. Tímto uspořádáním optického systému lze usměrnit dvojici sbíhavých paprsků laseru střídavě do průhledů v potrubí do měřících bodů. Takto získaný dopplerovský signál je snímán fotonásobiči, je zpracován ve známých procesorech a v modulátoru. Nevýhodou tohoto systému je, že dovoluje měřit jen jednu složku vektoru rychlosti a to střídavě v každém z měřených bodů, neumožňuje synchronní záznam a stanovení daných veličin, které stanoví pouze statisticky. Systém vyžaduje dodatečných mechanických prostředků k zajištění rotačního pohybu rozmítacího zrcadla a rotačně vratného pohybu obou bočních zrcadel, případně planparalelních desek, což celý systém komplikuje a značně prodražuje.
233 377
Nevýhody a nedostatky odstraňuje v podstatě vynález, kterým je zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího rae'dia, sestávající z laseru, kterému je předřazen optický systém doplněný alternativně Braggovou celou, dále zé soustavy zrcadel a z hydraulického prvku, zařazěného do potrubí, které je před a za hydraulickým prvkem opatřeno průhledy a fotonásobiči a jeho podstata spočívá v tom, že soustava zrcadel je tvořena polopropustným zrcadlem a odrazovým zrcadlem, které jsou umístěny v optické ose laseru a optického systému a jsou doplněny dvojicí pevných bočních zrcadel uložených proti průhledům.
Vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že namísto rozmítacího zrcadla, použitého v dřívější přihlášce vynálezu téhož autora, je použito frekvenčně polopropústného pevně uloženého zrcadla a pevně uložených bočních odrazných zreadel, takže nové řešení nevyžaduje žádných mechanických prostředků k pohonu těchto zrcadel, jfnímání obou měřených bodů probíhá synchronně, což má za následek získání přesnějších hodnot měření. Tímto provedením lze, při použití tří nebo čtyř sbíhavých paprsků z laseru provádět synchronní záznam složek vektoru rychlosti ve dvou bodech. Alternativním provedením, kdy frekvenčně polopropustné zrcadlo je nahrazeno amplitudově polopropustným zrcadlem nebo hranolem s předaní amplitudově polopropustnou stěnou je možno dosáhnout stejného efektu při použití pouze dvou sbíhavých paprsků z laseru.
Příklad konkrétního provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje zařízení s frekvénčně polopropustným zrcadlem, obr. 2 je alternativní provedení zařízení z obr. 1 s amplitudově polopropustným zrcadlem a obr. 3 je detail hranolu s jednou amplitudově polopropustnou stěnou, použitého jako alternativa provedení z obr. 2.
Podle vynálezu sestává zařízení z laseru 1 doplněného optickým systémem 2, který upraví paprsek vystupující z laseru 1 do dvou sbíhavých paprsků případně tří nebo čtyř sbíhavých paprsků £, 3a. kdy v případě čtyř paprsků jsou vždy dva paprsky stejné frekvence, a v případě tří paprsků jde o dva paprsky rozdílné frekvence a třetí je kombinovaný z obou předcházejících frekvencí. Tyto sbíhavé paprsky 3, 3a se protínají v ohnisku optického systému 2. Toto ohnisko 4 je pak měřeným bodem. Jedná se o známý princip měření složky vektoru rychlosti ve zvoleném bodě metodou laser-dopplerovské anemometrie. -^aser 1 s optickým
233 377
- 3 systémem 2 je umístěn proti hydraulickému prvku 2 zařazenému v potrubí £, kterým protéká médium, jehož střední hodnotu a dynamickou složku rychlosti, případně průtok, je třeba stanovit a to před a za hydraulickým prvkem 2· ^otrubí 6 je v určených místech před a za hydraulickým prvkem 2 opatřeno průhledy 2,
7a, které umožňují vstup sbíhavých paprsků 2> 3a do potrubí 6.
Ze zadní strany potrubí 2» proti průhledům 2, 7a jsou umístěny fotonásobiče 8, 8a snímající měřený signály, které jsou pak vedeny dále do procesorů 2» 10» ^roti optickému systému 2 je do dráhy svazků paprsků 2» 3a v případě použití paprsků 2» 3a o dvou různých frekvencích vloženo frekvenčně poloprópustné zrcadlo 11, které určité frekvence odráží a jiné frekvence propouští, za kterým je umístěno odrazné zrcadlo 12. Svazek sbíhavých paprsků 2 jedné frekvence odražený polopropustným zrcadlem 11, stejně jako druhý svazek paprsků 3a druhé frekvence, odražený odrazným zrcadlem 12, jsou nasměrovány bočními zrcadly 12» 13a do průhledů 2» 7a v potrubí 6. Tímto zařízením se měří dvě složky vektoru rychlosti pomocí dvou svazků paprsků 2» 3a s rozdílnými frekvencemi. Všechna zrcadla této optické soustavy jsou pevná. Svazek paprsků 2 jedné frekvence, odražený frekvenčně polopropustným zrcadlem 11 je usměrněn pevným bočním zrcadlem 13 a vstupuje horizontálně do průhledu 2» zatímco svazek paprsků 3a druhé frekvence zobrazený jeho osou, který projde frekvenčně polopropustným zrcadlem 11 a je odražen odrazným zrcadlem 12, je usměrněn druhým pevným bočním zrcadlem 13a a vstupuje do průhledu 7a vertikálně. Do optického systému 2 laseru 1 může být alternativně vložena Braggova cela 14 zapojená k modulátoru 15 navazujícího na oba procesory 2» 10« ^yto procesory 2» IQ spolu s modulátorem ií jsou propojeny s elektrickou jednotkou ló, která provede konečné zpracování měřicího signálu do požadovaných výstupů jako střední hodnotu obou složek vektoru rychlosti v-^,
Vg a současně jako odpovídající dynamické složky rychlosti Δ v^, Δν2·
V případě využití vratného efektu sbíhavých paprsků 2» 3a, lze umístit oba fotonásobiče 8, 8a přímo do optického systému 2 laseru 1, přičemž získaný signál je zpracován stejně jako v předchozím případě což je známo ze systémů využívajících laser-dopplerovské anemometrie.
Na obr. 2 je znázorněno alternativní provedení, kdy k synchronnímu měření postačuje použít jediného svazku sbíhavých paprsků 2 stejné frekvence a amplitudově polopropustného zrca233 377 dla které nezávisle na použité frekvenci polovinu amplitudy světla propouští a druhou polovinu amplitudy odráží. Amplitudově polopropustné zrcadlo 17 odráží sbíhavý paprsek 2 částečně k bočnímu zrcadlu 12 a částečně jej propouští k odrazné mu zrcadlu 12. Oba svazky se pak odrážejí k bočním zrcadlům 13 13a umístěným proti průhledům 7. 7a v potrubí 6, situovaným v jedné rovině. Měřený signál je snímán fotonásobiči 8, 8a umístěnými v téže rovině za průhledy 2» 2&· Další postup měření je pak obdobou předcházejícího příkladu.
Na obr. 3 je znázorněn detail optického hranolu 18. který je prakticky alternativním provedením spojení amplitudově polo propustného zrcadla 17 a odrazného zrcadla 12 tím, že přední stěna hranolu 18 je vytvořena jako amplitudově polopropustná plocha a zadní stěna hranolu 18 nahrazuje odrazné zrcadlo 12. tedy poskytuje tak zvaný totální odraz. Obě boční zrcadla 13. 13a jsou pak opět umístěna proti průhledům 7. 7a v potrubí 6 v jedné řovině. Vlastní průběh měření je obdobou předchozích případů.
Claims (1)
- Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího me'dia, sestávající z laseru, kterému je předřazen optický systém doplněný alternativně Braggovou celou, dále ze' soustavy zrcadel a z hydraulického prvku, zařazeného do potrubí, které je před a za hydraulickým prvkem opatřeno průhledy a fotonásobiči, vyznačující se tím, že soustava zrcadel je tvořena polopropústným zrcadlem (11, 17) a odrazovým zrcadlem (12), které jsou umístěny v optické ose laseru (1) a optického systému (2) a jsou doplněny dvojicí pevných bočních zrcadel (13, 13a) uložených proti průhledům <7, 7a).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS832632A CS233377B1 (cs) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS832632A CS233377B1 (cs) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS263283A1 CS263283A1 (en) | 1984-06-18 |
CS233377B1 true CS233377B1 (cs) | 1985-03-14 |
Family
ID=5364002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS832632A CS233377B1 (cs) | 1983-04-12 | 1983-04-12 | Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS233377B1 (cs) |
-
1983
- 1983-04-12 CS CS832632A patent/CS233377B1/cs unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS263283A1 (en) | 1984-06-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4480483A (en) | Acousto-optical ultrasonic flowmeter | |
EP0952431B1 (en) | Optical flow meter | |
US4154529A (en) | System for detecting reflected laser beams | |
US4112756A (en) | Ultrasonic air data system | |
EP0489474B1 (en) | Laser apparatus for measuring the velocity of a fluid | |
US3552855A (en) | Laser velocimeter utilizing fiber optics | |
EP0153924A1 (en) | MEASURING DEVICE AND METHOD. | |
CN109975822A (zh) | 融合扫频和单频的光纤激光动态测距系统 | |
ATE152235T1 (de) | Messystem | |
US4011753A (en) | Method and device for measuring the flow velocity of media by means of ultrasound | |
CA1176355A (en) | Multiple measuring control volume laser doppler anemometer | |
KR101513697B1 (ko) | 파이프 두께 측정이 가능한 초음파 변환 장치 및 이를 이용한 유속 측정 장치 | |
CN102914333A (zh) | 利用超声波检测流量的检测方法 | |
US7911591B2 (en) | Optical transit time velocimeter | |
US6363036B1 (en) | Light clock | |
US4099870A (en) | Optical probe for the measurement of speeds in a fluid flow | |
CS233377B1 (cs) | Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média | |
US5392655A (en) | Optical pickup and signal analyzing system for mass flowmeters | |
US5090801A (en) | Laser velocimeter for near-surface measurements | |
RU2009112729A (ru) | Способ измерения расстояния и устройство для его осуществления | |
JPS5921486B2 (ja) | 流量計 | |
Sherstobitov et al. | Development of an all-fiber coherent doppler lidar in the IAO SB RAS | |
CN2591643Y (zh) | 原子法拉第效应鉴频和稳频的激光多普勒测速仪 | |
CS240752B1 (cs) | Zařízení pro měření průtokových parametrů proudícího média s využitím laser-dopglerovské anemometrie | |
CA2241282C (en) | Optic device for detection of characteristics of particles in movement |