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 PDF

Info

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
Application number
CS832632A
Other languages
English (en)
Other versions
CS263283A1 (en
Inventor
Miroslav Hrabovsky
Original Assignee
Miroslav Hrabovsky
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miroslav Hrabovsky filed Critical Miroslav Hrabovsky
Priority to CS832632A priority Critical patent/CS233377B1/cs
Publication of CS263283A1 publication Critical patent/CS263283A1/cs
Publication of CS233377B1 publication Critical patent/CS233377B1/cs

Links

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)

  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).
CS832632A 1983-04-12 1983-04-12 Zařízení pro synchronní stanovení střední hodnoty a dynamické složky rychlosti proudícího média CS233377B1 (cs)

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)

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