CS268245B1

CS268245B1 - Laser anemometer for measuring velocity at multiple points of flowing fluid

Info

Publication number: CS268245B1
Application number: CS88874A
Authority: CS
Inventors: Jiri Rndr Csc Gardavsky; Miroslav Ing Severa
Original assignee: Gardavsky Jiri; Miroslav Ing Severa
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS87488A1

Abstract

ŘeSený technický problém se týká oboru laserové měřicí techniky, měření rychlosti tekutin. Podstata řešení spočívá v tom, že sekce objektivů obsahuje objektiv a anulární objektiv, které jsou posuvně uloženy ve směru společné optické osy, přičemž s rostoucí vzdóleností objektivů roste i vzdálenost bodů měření v proudící tekutině.The technical problem addressed concerns the field of laser measurement technology, fluid velocity measurement. The essence of the solution lies in the fact that the objective section contains an objective and an annular objective, which are slidably mounted in the direction of a common optical axis, with the increasing distance between the objectives also increasing the distance between the measurement points in the flowing fluid.

Description

Vynález řeší problém laserového anemometru pro měření rychlosti ve více bodech prostoru proudící tekutiny sestávající z elektronické Části, z laseru a z optické části obsahující sekci dělení laserových paprsků a sekci objektivů.The invention solves the problem of a laser anemometer for measuring the velocity at multiple points in the space of a flowing fluid consisting of an electronic part, a laser and an optical part comprising a laser beam splitting section and an objective section.

Dosud známá laserové anemometry pro měření rychlosti ve více bodech prostoru proudící tekutiny využívají elektrooptické rozmítání laserových paprsků a optický systém, který vytváří síť bodů měření v rovině kolmé na optickou osu laserového anemometru. Při zvolených optických prvcích má geometrie sítě bodů měření konstantní parametry.Previously known laser anemometers use electro-optical laser beam sweeping and an optical system to measure velocity at multiple points in the space of the flowing fluid, and an optical system that forms a network of measuring points in a plane perpendicular to the optical axis of the laser anemometer. With the selected optical elements, the geometry of the network of measuring points has constant parameters.

Nevýhodou dosavadních řešení je jednak technicky náročné uspořádání a jednak to, že nelze plynule měnit parametry sítě bodů měření. OalSÍ nevýhodou je, že dosud známá řešení neumožňují vytvářet síť bodů měření v optické ose laserového anemometru.The disadvantage of the existing solutions is both the technically demanding arrangement and the fact that it is not possible to continuously change the parameters of the network of measuring points. Another disadvantage is that the solutions known so far do not make it possible to create a network of measuring points in the optical axis of the laser anemometer.

Mnohé z těchto nevýhod odstraňuje laserový anemometr pro měření rychlosti ve více bodech prostoru proudící tekutiny podle vynálezu tvořeného elektronickou částí a laserem, za kterým je postupně uložena sekce dělení laserových paprsků a sekce objektivů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že sekce objektivů sestává z objektivu a anulárního objektivu, které jsou posuvně uloženy ve směru společné optické osy, přičemž s rostoucí vzdáleností objektivů roste i vzdálenost bodů měření v proudící tekutině.Many of these disadvantages are eliminated by a laser anemometer for measuring the velocity at multiple points of the flowing fluid space according to the invention consisting of an electronic part and a laser, behind which a laser beam splitting section and an objective section are successively mounted. The essence of the invention lies in the fact that the objective section consists of an objective and an annular objective, which are slidably mounted in the direction of the common optical axis, while the distance of measuring points in the flowing fluid also increases with increasing lens distance.

Výhodou laserového anemometru pro měření rychlosti ve více bodech prostoru proudící tekutiny podle vynálezu je zejména možnost plynulé změny vzájemné polohy bodů měření. Další výhodu je možnost uspořádat body měření v optické ose laserového anemometru. V uspořádání s nízkým počtem bodů měření lze laserový anemometr podle vynálezu realizovat jednodušeji než dosud známá řešení.The advantage of a laser anemometer for measuring velocity at multiple points in the space of a flowing fluid according to the invention is in particular the possibility of continuously changing the relative position of the measuring points. Another advantage is the possibility to arrange the measuring points in the optical axis of the laser anemometer. In an arrangement with a low number of measuring points, the laser anemometer according to the invention can be implemented more easily than previously known solutions.

Příklad provedení optické části laserového anemometru p^dle vynálezu je v uspořádání se dvěma body měření v optické ose laserového anemometru znázorněn schematicky na připojeném výkresu.An exemplary embodiment of the optical part of the laser anemometer according to the invention is shown schematically in the attached drawing in an arrangement with two measuring points in the optical axis of the laser anemometer.

Za laser 1 je zařazena sekce 2 dělení laserových paprsků a za ní je zařazena sekce 7 objektivů. Sekce 7 objektivů je pro dvoubodové měření s body 5, 6 měření v optické ose 8 laserového anemometru sestavena z objektivu 4 a z anulárního objektivu 3. Body 5, 6 měření jsou v prostoru proudící tekutiny, jejíž směr proudění je vyznačen š ipkou 9. 'Behind laser 1 is section 2 of laser beam splitting and behind it is section 7 of lenses. The objective section 7 is composed of an objective 4 and an annular objective 3 for two-point measurements with measurement points 5, 6 in the optical axis 8 of the laser anemometer.

Fyzikální podstata laserového anemometru podle vynálezu spočívá v rozdělení laserového paprsku 11 na dvojice laserových paprsků 121, 122 a 131, 132, které dopadají oddělené na objektivy 3 a 4, kde jsou lámány do směrů paprsků 123, 124 a 133, 134. Dvojice laserových paprsků 123, 124 a 133, 134, které vystupují ze sekce 7 objektivů, se fokusují v bodech 5, 6 měření. Vzdálenost _1 bodů 5 a 6 měření je dána vzdáleností L objektivů 3 a 4 a plynulou změnou vzdálenosti L se dosahuje plynulé změny vzdálenosti L·The physical nature of the laser anemometer according to the invention consists in dividing the laser beam 11 into pairs of laser beams 121, 122 and 131, 132 which impinge separately on the objectives 3 and 4, where they are refracted in the beam directions 123, 124 and 133, 134. Pairs of laser beams 123, 124 and 133, 134, which emerge from the lens section 7, are focused at the measurement points 5, 6. The distance _1 of points 5 and 6 of the measurement is given by the distance L of the lenses 3 and 4 and a continuous change of the distance L is achieved by a continuous change of the distance L ·

Doplněním dalších anulárních objektivů do sekce 7 objektivů pro fokusaci dalších dvojic laserových paprsků vystupujících ze sekce 2 dělení laserových paprsků lze vytvořit další body měření.Additional measurement points can be created by adding additional annular lenses to section 7 lenses for focusing further pairs of laser beams emerging from section 2 of the laser beam split.

Pro elektronickou část laserového anemometru podle vynálezu lze použít fotodetektory a procesory signálů, které se vyrábějí pro komerční laserové anemometry.Photodetectors and signal processors, which are manufactured for commercial laser anemometers, can be used for the electronic part of the laser anemometer according to the invention.

Vynález je možno s výhodou využít zejména v mechanice tekutin pro přímé měření prostorových korelačních momentů rychlosti druhého řádu ^/x/ v₂/x+l/, které dosavadní laserové anemometry přímo měřit neumožňují.The invention can be advantageously used in particular in fluid mechanics for the direct measurement of spatial correlation moments of the second order velocity ^ / x / v ₂ / x + 1 /, which the existing laser anemometers do not allow to directly measure.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Laser anemometer for measuring velocities at multiple points in the space of a flowing fluid consisting of 2 electronic parts and a laser, behind which a laser beam section and an objective section are successively arranged, characterized in that the objective section (7) consists of an objective (4) and an annular objective (3), which are slidably mounted in the direction of the common optical axis (8), the distance (1) of the measurement points (5, 6) in the flowing fluid also increasing with increasing distance (L) of the objectives (3, 4).