DE2221894A1 - Einrichtung zur geschwindigkeitsmessung aufgrund der dopplerfrequenzverschiebung einer messtrahlung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Geschwindigkeitsmessung aufgrund der Dopplerfrequenzverschiebung einer Meßstrahlung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Komponente der Geschwindigkeit eines Meßobjektes aufgrund der Dopplerfrequenzverschiebung einer Meßstrahlung, mit einer Strahlungsquelle, die mindestens ein das Meßobjekt in einem Meßbereich beleuchtendes erstes Strahlungsbündel liefert, einer Vorrichtung zum Erzeugen eines mit dem ersten Bündel kohärenten zweiten Strahlungsbündels, und einer Strahlungsempfangsvorrichtung für eine Meßstrahlung, die durch Streuung der beleuchteten Strahlung am Meßobjekt und durch Wechselwirkungen der beiden Strahlungsbündel entsteht und eine der gesuchten Geschwindigkeitskomponente entsprechende Dopplerfrequenzkomponente enthält.
• Es sind Einrichtungen zur Messung von Strömungsgeschwlndigkeiten mittels des optischen Dopplereffektes bekannt, bei denen die Dopplerverschiebung einer optischen Strahlung, insbesondere Laserstrahlung, die an kleinen, von der Strömung mitgeführten Teilchen gestreut wurde, gemessen wird.
• Es gibt im wesentlichen zwel Typen von optischen Dopplerverfahren der heir interessierenden Art, nämlich das Kreuzstrahlverfahren und das Vergleichsstrahlverfahren. Beim Kreuzstrahlverfahren wird das Meßcbjekt durch zwei sich im Meßbereich kreuze@de Bele@chtungsstrahlen beleuchtet und die vom Meßobjekt gestreute Strahlung enthält eine Dopplerfrequenzkomponente, die der in der Ebene der beiden Beleuchtungsstrahlen liegenden und @e@krecht zur Winkelhalbierenden zwischen den Achsen der f@k@ssierten Bel@uchtungsstrahlen verlaufenden Komponer@e der Guschwindigkeit des Meßobjekts, also z.B. eines von eina@ @tr@@@@g mitgeführten streuenden Staubteilchens entsprich@ @@@@ro@ "@@@@ @@@@ Probing for Aerodynamic Flow Field An@@@@@@" @@@@@@ Insti@ute for Fluid Dynamics, Lecture Series 39 (June 197@@@@.
• Beim Vorr@@@@@@@@@@@@@@@hrec werden zwei Strahlungsbündel überi@@@@@@ @@ @@@@@@@@@@@@@ens eines durch Streuung am bewegten Meß@@@@@@@@ ei@@@@@@@@@@@frequenzverschiebung erfahren hat. D@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ vom Meßobjekt gestreutes Strahlungs@@@@@@@@@@@@@@@@ vom @@@@@@@@dem Strahlungsbündel abgetr@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@verschiebung aufweisendes Refe@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ (siehe z.B. H.H. Bossel und K.L@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ppler Ane@@meter" University of @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@lif, 93106, Mechnical Engineering @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ (March 1971) ) oder es werden zwei @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@chiedene Richtungen gestreute und @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@quenzverschiebungen aufweisende Me@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ aufg@@@ngen und einander überlagert (N.@. Rudd "The @@@@ A@@@@@@@ter- A Review" Opt. Laser Technol. Band @, No.@, @.200-207). Dos als letztes erwähnte Verfahren wird a@ch al@ "@treulichtverfahren" bezeichnet.
• Bei den bekannten Einrichtungen, die nach den oben erwähnten Dopplerverfahren arbeiten, erscheint am Ausgang der photoelektrischen Empfangsvorrichtung ausser der gesuchten Dopplerfrequenzkomponente auch noch eine unregelmässige Leuchtstromkomponente, die der schwankenden Strahlungsintensität am Meßort entspricht und der die das Nutzsignal darstellende Dopplerfrequenzkomponente aufmoduliert ist. Unerwünschte Frequenzkomponenten liefern ausserdem die Amplitudenmodulation der Dopplerfrequenz, die beim Durchtliegen des beleuchtenden Strahlungsbündels durch das Meßobjekt entsteht und bei Verwendung eines Laserstrahlungsbündels etwa der Gauß'schen Helligkeitsverteilung im Laserstrahlungsbundel entspricht. Die nicht modulierten Signale zwischen dem Durchgang zweier von der Strömung mitgeführter Teilchen tragen ebenfalls zum Störsignal bei. Ein weiterer Nachteil vieler bekannter Dopplerfrequenz-Meßeinrichtungen ist ausserdem der komplizierte Aufbau und die kritische Justlerungs Es ist zwar ausserdem bekannt, die Dopplerfrequenzkomponente aus dem Ausgangssignal der Strahlungsempfangsvorrichtung durch elektronische Mittel von den Störsignalen zu trennen. Trotz eines erheblichen apparativen Aufwandes lässt sich hiermit jedoch keine für die Pra@is zufriedenstellende Signalauswertung erreichen.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die uiabe zugrunde,eine Einrichtung zur Geschwindigkeitsmessung aufgrund der Do1erfrequenzverschiebung einer Meßstr@hlung anzugeben, die sich durch einen einfachen Aufbau sowie kleinen optischen und elek trischen Aufwand auszeichnet und ein Ausgangssignal liefert, das bis auf die Amplitudenr-dulation der Dopplerfrequenzkomponente praktisch frei von Störsignalen isto Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Einrichtung der eingangs genannten Art gelost, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine erste Polarisatoranordnung zur unterschiedlichen Polarisierung des ersten und des zweiten Strahlungsbündels vorgesehen ist und daß die Strahlungsempfangsvorrichtung zwei Strahlungsempfänger, eine zweite Polarisatoranordnung, die bezüglich der ersten Polarisatoranordnung so orientiert ist, daß die auf die beiden Strahlungsempfänger fallenden Teilbündel phasenverschobenen Dopplerfrequenzkomponenten enthalten und eine Anordnung zum Erzeugen eines der Differenz der belden phasenverschobenen Dopplerfrequenzkomponenten antsprechenden Ausgangssignales aufweist.
• Die vorliegesde @inrichtung liefert also ein Ausgangssignal, das keine wes@@tlichen Störanteile mehr enthält und sich daher mit ein@a@@@@ el@@tr@@t@@@en Einrichtungen auswerten lässt, vor@@@@@@@@@ @@t einem @@ @reguenzuchlußverfahren arbeitenden Freque@@v@@@@@@@@ (sieh@ z.B. @. Rolfe @.a. "Laser Doppler Velo@@@y Insbrume@t" @@@@ Co@tractor Esport NASA CR-1199, Dezember 198@).
• Die Einrichtunger @omd@@ da@ Erfindung eignen sich besonders für @ie Messu@. der Ges@@windigkeit von strömenden medien, wie @@@@@@@@@@@@@@@gen @@ @@@@ und Wasser, mit einer Strahlung im op@@schen @@@@@@@@@@@@sh, sie lässt sich jedoch auch für Messunger mit anderer S@rchlung anwenden, z.B. mit elektromagnetische@ @@@@@@lung @@ M@ch- und Höchstfrequen@gebiet, die sich qua@@@@@@isch auchreitet.
• Die Unteranspr@@@ betreffe@ @eiterbildungen und Ausgestaitungen der Enfindung.
• Im folgenden werden Ausföhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen: Figur 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips des Kreuzstrahlverfahrens; Figur 2 eine schematische Darstellung einer nach dem Kreuz strahlverfahren arbeitenden Einrichtung zur Geschwindigkeitsmessung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 3 eine vergrösserte Darstellung eines Teiles der Einrichtung gemss Figur 2; Figur 4, 5 und 6 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der Einrichtung gemäss der Erfindung, die nach dem Kreuzstrahlverfahren arbeiten und Figur 8, 9, 10 und 11 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nach den Vergleichestrahl-bzw. Streulichtverfahren arbeiten.
• Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen liefert die Strahlungsquelle eine Strahlung im optischen Spektral bereich und enthält vorzugsweise einen aser0 Als erstes soll anhand von Figur 1 kurz das Kreuzstrahlverfahren erläutert werden. Beim Kreuzstrahlverfahren wird ein Meßbereich 10 durch zwei sich dort unter einem Winkel 2@ kreuzende, kohärente Strahlungsbündel 12 und 14 beleuchtet. Da die Bündel 12 und 14 kohärent sind, entsteht im Kreuzungsbereich ein Interferenzstreifenfeld, wie in Fig. 1 durch waagerechte Striche angedeutet ist. er Ab a zweier Interferenzstreifen ist d = ##### wobei # die Wellenlänge der Strahlung ist.
• Ein auf einer Bahn 16 mit der Geschwindigkeit v durch den den Meßber@ich 10 bildenden Kreuzungsbereich der Bündel 12 und 14 fliegendes Tellchen erfährt im Interferenzstreifenfeld eine periodisch wechselnde @estrahlung und das vom Teilchen gestreute Licht ist domentsprechend mit einer Frequenzkomponente (Dopplerfrequenzkompenente) moduliert, die der y-Komponente der Teilch@ngeschwindigkeit proportional ist. Diese Dopplerfrequenzkempenente ist das gesuchte Nutzsignal. Wenn die Teilchengeschwindigkeit @@hr kle@@ im Vergleich zur Ausbreitungsgeschwindigkeit @@@ Str@hlung, also insbesondere klein im Vergleich mit @@@ Lichtgeschwindigkeit ist, ist der Ort der Empf@@gsvorrichtung ohne B@lang. Die Empfangsvorrichtung kann beim Kre@@strahlwe@fahren d@her an beliebiger Stelle aufgestellt werden @@@ chemb bel@@@ig grossen Öffnungswinkel haben, ohne daß sich @@@@ @@@@rung der bechachteten Dopplerfrequenzkompon@nte e@@@@ Dies@ Ri@@ungsunabhänglgkeit der Empfangsvorrichtung hat gro@@e @@akti@che Fedeutung.
• Bei den im @@@@@@d@@ haschr@@@@nen Ausführungsbeispielen der Erfindung, @@@@@@ dem @@@@@@trah@verfahren arbeiten, enthält die S@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ser und die beiden, sich krenzenden @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@hündel werden durch ein Wollaston-Pri@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ in Verbindung mit einer Sammellinse er@@@@@, @@@@@@@@@@@@@@@@@@ Vorteil der Bündelteilung durch Holl@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ders symmetrische Bündelteiler besteht darin@ daß die @@pp@@@sig@ale aus Interferenzen niedriger Ordnung untstehe@. @. die Kehärenzlänge der Strahlung brauchen daher @@@ne besond@@ hoben Anforderungen gestellt zu werden und der Bereich der fär den BEtrieb der vorliegenden Einrichtungen geeignete@ Strablungsquellen, insbesondere Lichtquellen, wird@ementspr@chend stark erweitert.
• Der Laser 20 in Fig.2 liefert ein linear polarisiertes, praktisch paralleles Lichtbündel, dessen Polarisationsebene einen Winkel von 45° mit der Senkrechten bildet. Die Polarisationsrichtung der jeweiligen Lichtbündel und der in der Binrichtung enthaltenden Polarisatoren ist jeweils durch einen preis mit einem die Polarisationsrichtung angebenden Querstrich bereich net.
• Das Lichtbündel 22 wird mit hilfe eines Wollaston-Prismas 24 in zwei Teilbündel 26 und 28 aufgespalten, die senkrecht bzw.
• waagerecht polarisiert sind und durch eine Sammellinse 28 zur Konvergenz gebracht werden, so daß sie sich im Meßbereich :o kreuzen. Die vom Meßobjekt im Meßbereich gestreute Strahlung wird von einer Empfangsvorrichtung aufgenommen, die eine Sammellinse 32, einen aus einem halbdurchlässigen Spiegel 34 bestehenden Bündelteiler, zwei Polarisationsfilter 36 und 38, die jeweils im Wege eines der vom Bündelteiler 34 erzeugten Teilt bündel angeordnet sind, und photoelektrische Aufnehmer 40, 42, z.B. Photodioden, enthält.
• Bei der Einrichtung gemäss Fig sind die beiden Teilbündel 26 und 28 senkrecht zueinander linear polarisiert. Durch ein in den Beobachtungsstrahlengang eineschaltetes Polarisationso filter kann im Kreuzungsbereich eine streifenförmige Intern ferenzfigur beobachtet werden Gleiche Beleuchtungsstärke der beiden unter 00 und 900 polarisierten Strahlungsbündel ergibt sich bei Einstellung des Polarisationsfilters auf entweder +45° oder -45°. Es lassen sich somit je nach Einstellung des Polarisationsfilters zwei streifengitterartige Interferensfiguren beobachten, deren Streifen um den Abstand (#/4)/2sinß # d/4 in der Y-Richtung (Fig. 1) verschoben sind. Bei der Binrichtung gem. Fig.2 sind dementsprechend zwei Polarisationsfilter 36 und 38 vorgesehen, deren Polarisationsrichtungen mit der Vertikalen Winkel von +450 und -45Q bilden, so daß aus die beiden Strahlungsaufnehmer 40 und 42 Licht von zwei um d/2 verschobenen streifengitterartigen Interferenzfiguren fällt. Es ergibt sich daher eine Phasendifferenz von II zwischen den beiden beobachteten Helligkeitsmodulationen eines den Meßbereich 10 durchfliegenden Teilchens. Störlicht, das nicht den streifengitterartigen Interferenzfiguren entstammt, wird, soweit es nicht vorzugsweise in einer der beiden Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter 36 und 38 polarisiert ist, von beiden Strahlungsaufnehmern gleichzeitig und mit gleicher Intensität empfangen.
• Bildet man nun die Differenz tier Ausgangssignale der beiden Strahlungsaufnehmer 40 und 42, so hebt sich der Störlichtanteil vollständig auf, während die beiden phasenverschobenen Modulationen sich zu einer 2.chwirgung gleicher Frequenz aber doppeiter Amplitude zusammensetzen, die die gesuchte Dopplerfrequenzko@ponente darstelle. DA die Diodenspannung in erster Näherung der @ichtleistung porportional ist, kommt es zu einer einfachen Addition der Amplitude.
• Dieses "Kreu@@trahl-Differenzverfahren" ermöglicht es, ohne Blenden und Fokussierung der Empfangsvorrichtung auf den Kreuzungsbereich und ohne optische und elektronische Filter zur Ausschaitung von Störsignalen zu arbeiten. Die Empfangsvorrichtung liefert praktisch nur ignale, die von den streifengitterartigen Interferenzfiguren stammen. Die meist vorhandene Laser1ichtm4ulation hoher Frequenz, Wechselstromspannungen vom elektrischen Raumlicht, Helligkeitsbschwankungen, verursacht von Teilchen, die nicht durch das Kreuzungsgebiet der Bündel fliegen, rrnd anderes Streulicht werden mit der Differenzanordnung vollig ausgeschaltet. Die einzige Störmöglichkeit ist Streulicht, das in der Richtung eines der beiden Meßstrahlengänge bevorzugt polarisiert ist. Der Einfluß dieser Störungsquelle hat sich jedoch in der Praxis als vernachlässigbar erwiesen Wird ein teilweise reflektierender Spiegel asl Bündelteiler verwendet, wie es bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 der Fall ist, so ist erstens die Polarisation an der Spiegelfläche zu beachten (der Spiegel 34 sollte um 450 um die Beobachtungsebene gedreht sein), zweitens muß berücksichtigt werden, daß die Bündelteilung im allgemeinen nicht genau im Verhältnis 1:1 erfolgt. Etwaige Helligkeitsunterschiede der beiden Bündel lassen sich jedoch leicht durch ein in das hellere Bündel eingeschobenes Graufilter ausgleichen.
• Ein Nachteil der Ausführungsform gemäss Fig.2 besteht darin, daß in jedem der beiden vom Bündelteiler 34 gelieferten Teilbündel infolge der Polarisationsfilter 36 und 38 ein Lichtleistungsverlust von 1/2 lZ auftritt. Dieser Lichtverlust lässt sich vermeiden und der Raumbedarf der Einrichtung lässt sich verkleinern durch die Verwendung eines zweiten Wollaston Prismas in der Empfangsvorrichtung.
• Fig. 4 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Einrichtung, bei der die Empfangsvorrichtung ein zweites Wollaston-Prisma 44 in Verbindung mit einer Doppeldiode 46 als Strahlungsaufnehmer enthält. Das zweite Wollaston-Prisma 44 ist bezüglich des ersten in der die beiden beleuchtenden Strahlungsbündel 12 und 14 liefernden Strahlungsquelle angeordneten Wollaston-Prismas 24 um 450 um die Beobachtungsachse 48 gedreht, so daß zwei Strahlungsbündel gleicher Helligkeit aber unterschiedlicher Polarisationsrichtung (+45t g -450) ab gespaltet werden. Jedes dieser Strahlungsbündel trifft auf eine der beiden lichtempfindlichen Dioden der Doppelphotodiode 46. Durch Differenzbildung der Ausgangssignale der beiden Dioden werden auch hier alle Störspannungen ausgeschaltet.
• Um zu vermeiden, daß Streulicht, das für den einen Teil der Doppeldiode bestimmt ist, auf den anderen fällt, wird vorzugsweise vor jedem Teil-der Doppeldiode 46 ein zusätzliches Polarisationsfilter (nicht dargestellt) angeordnet, dessen Polarisationsrichtung mit der von dem betreffenden Diodenteil zu empfangenden Lichtes übereinstimmt.
• Die nacr, dem Kreuzstrahl-Differenzverfahren arbeitenden Einrichtungen gemäss der Erfindung haben die vorteilhafte Eigenschaft, daß der Kreuzungsbereich nicht auf eine Lochblende abgebildet werden muss, um den Beobachtungsbereich zur Verringerung von störungen auf den Ereuzungsbereich zu beschränken.
• Besonders wenn die Beleuchtungsachse 50 (Fig.5) mit der Beobachtungsachse 48 zusammenfällt, lässt sich der Kreuzungsbereich daher in weiten Grenzen axial verschieben, ohne daß die Beleuchtungsoptik nachgestellt werden muss. Es empfiehlt sich dann allerdings statt der Doppelphotodiode zwei relativ großflächige Einfachphotodioden als Strahlungsaufnehmer zu benutzen, die die sich bei axialer Verschiebung des Kreuzungsbereiches aufweitenden Beobachtun'qbündel 52, 54 voll aufnehmen können.
• Bei dem in Fig. Sdargestellten Ausführungsbeispiel sind der Laser 20 und die ailnlich wie bei Fig. 2 ausgebildete Empfangsvorrichtung 32 bis 42 zu beiden Seiten der Meßstelle fest aufgebaut. Der Meßbereich 1C kann durch gleichzeitiges Verschieben des ersten Wollastomprismas 24 und der Linse 30 längs der Achse 50 verschoben werden. Das nicht gestreute Licht von der Strahlungsquelle wird durch eine vor der Linse 32 angeordnete scheibenförmige Zentralblende 56 am Durchtritt durch die Linse 32 gehindert.
• Durch einfaches Drehen der Einrichtung einschliesslich des Lesers bzw. seiner Polarisationsebene um die Achse 50 lässt sich die Achse (Fig. 1) des gerätefesten Koordinatensystems bezüglich eines raumfesten Koordinatensystems und damit die Richtung der gemessenen Geschwindigkeitskomponente in der yz-Ebene (Fig. 1; z-Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene) verstellen.
• In vielen Fällen ist ein Geräteaufbau auf beiden Seiten der Meßstelle unerwünscht oder unmöglich. Dann kann das in Fig.6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden, das im Prinzip dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig.5 entspricht. Zwischen dem Wollastonprisma 24 und der Linse 30 der Strahlungsquelle ist her jedoch ein Spiegel 58 angeordnet, durch den die optische Achse 50 der Strahlungsquelle um 900 geknickt wird. Die umgelenkten Teilbündel 26 und 28 werden wieder durch die Linse 30 im Meßbereich 10 zum Kreuzen gebracht. Wenn die Anordnung mit Vorwärtsstreuung arbeiten soll, was hinsichtlich der höheren Intensität meist wünschenswert ist, wird hinter dem Meßbereich eine spiegelnde, ebene Fläche 60 (oder ein die Funktion der Linse 32 Abernehmender Hohlspiegel) angeordnet, der das vorwärts gestreute Licht zur Empfangsvorrichtung reflektiert, die wie bei Fig.5 aus der Linse 32, dem Bündelteiler 34, den beiden Polarisätionsfiltern 36 und 38 und den beiden Strahlungsaufnehmern 40 und 42 besteht. Der Spiegel 38 übt bei der Einrichtung gemäss Fig.6 gleichzeitig die Funktion der Zentralblende 56 (Fig.5) aus.
• Wenn mit Rückwärtsstreuung gearbeitet wird, kann die Rplegelnde Fläche 60 entfallen. Durch Drehung der Anordnung lässt sich auch hier die Richtung der gemessenen Geschwindigkeitskomponnte in der zur Achse 48 senkrechten Ebene nach Wunsch einstellen.
• Es gibt mehrere Möglichkeiten, um mit den Einrichtungen gemäss der Erfindung gleichzeitig zwei oder alle drei (senkrecht aufeinander stehenden) Komponenten der Geschwindigkeit des Meßobjekts zu bestimmen.
• So kann man z.B. mit Strahlenpaaren verschiedener Farbe arbeiten und das Streulicht mit einer entsprechenden Anzahl von Empfangsvorrichtungen empfangen, die jeweils entsprechende Farbfilter enthalten; jede Empfangsvorrichtung "sieht" dann nur das Streulicht, das von der der betreffenden Geschwindigkeitskomponente zugeordneten Farbe herrührt.
• Durch Modulation der Beleuchtungsstrahlen mit verschiedenen Modulationsfrequenzen durch Kerr- oder Bragg-Zellen lassen sien die sonst auftratenden @nerwünschten Überlagerungsfrequenzen @wischen @@@ verschis@enen Geschwindigkeitskomponenten in bekannte Bere@che ver@chieben, so daß die Dopplersignale der verschiedenen Kompenenter @eichter identifizierbar werden.
• Die sinfachen Kre@zstrahlverfahren von Natur aus anhaftende Unbestimm@heit der Richtung der @emessenen Geschwindigkeitskomponente lässt sich durch Modulation eines der beiden sich kr@uz@nden Strahlungsbändel bes@@tigen. Das Dopplersignal ist dann @@ die Mod@@ationsfrequenz verschoben. Negative Geschwindigkeiten führen dann zu einer Signalfrequenz, die niedriger ist als die @@@ul@tionsfrequenz, positive zu einer höheren.
• Die Aufspaltung dez L@serstrahlen durch das Wollastonprisma 24 hat, wie erwähnt @@@ Vorztg. daß die beiden Teilbündel von vornherein ohne @@@tverl@st sen@recht zneinander polarisiert sind und @@@@@@d@@@@@ @ustierung mit einer Linse zum Kreuzen gebr@@@ @er@e@ @@@@@@. Ved@@@@@edingt die durch das Wollastonp@@sm@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ der beiden Teilbündel, daß auf der Ei@@@@it@@@@ @@@@. @@ die Punkte engsten Querschnitts @@@@@ (Fig @, @ich@@@@ @@@@@@@@@ M@@bereiches 10 liegen.
• Wen@ das @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ nur verhältnismässig Eleinen Ar@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ und die Linse 30 in @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@prisma 24 angeordnet ist, @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ keine Rolle. Der Winkel 6 @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@asser und gegebener Brennweite der Linse am grössten, wenn die Strahlenbündel 12 und 14 um den Linsendurchmesser (z.B. ca.25 un divergiert.
• sind. Bei einem Aufspaltungswinkel von 168 beträgt der Abstand zwischen dem Prisma 24 und der Linse 30 ann etwa 4 m und der engste Querschnitt der konvergierenden Meßstrahlungsbündel ist dann vergleichbar mit der Querausdehnung des Meßvolumns.
• Durch Abbilden der Lichtquelle auf das Wollastonprisma 24 können außerdem evtl. Störungen ausgeschaltet werden die ihre Ursache darin haben, daß die tichtintensitkt in den Brennpunkten 62, 64 grösser ist als im Areuzungsbereich lOe Das in Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich durch eine besonders große Aufspaltung des Laserstrahlungsbündels 22 und eine besonders kurze BaulXnge der beiden sich kreuzenden Bündel 26 und 28 lief enden Beleuchtungsapparatur aus. Das Laserstrahlungsbündel 22 wird durch einen Umlenkspiegel 58 auf das Wollastonprisma 24 geworfen, hinter dem ein ebener Spiegel 70 angeordnet ist oder das eine verspiegelte RÜckseite hat, so da es das Wollastonprisma zweimal durchsetzt und auf etwa den doppelten Winkel gegenüber einem einfachen Durchtritt aufgespalten wird.
• Die beiden durch die Aufspaltung erzeugten Teilbündel werden wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen durch die Linse 30 im Meßbereich 10 zum Kreuzen gebracht. Gewünschtenfalls kann die eigentliche Strahlungsquelle 20 durch eine in der dargestellten Weise angeordnete Linse 71 aug das Wollastonprisma 24 abgebildet werden Dadurch wird der anhand von Figur 3 erläuterte Effekt, daß der engste Querschnitt der Bündel 62,64 nicht mit dem Kreuzungs- oder Meßbereich 10 zusammenfällt, vermieden. Bei Verwendung einer wenig koharenten oder nicht polarisiertes Licht liefernd-n Lichtquelle wird das Lichtbündel 22 durch ein Polarisationsfilter 72 polarisiert.
• Wenn mit Rückwart.sstreuung gearbeitet werden soll, kann das vom Meßhereich 1 nach rückwärts gestreute Licht durch die Linse 30 und der dann auch auf der Rückseite verspiegelten "Spiegel 58 einer Empfangsvorrichtung zugeführt werden, die wie d@s Empfangsvorrichtung in Figur 4 ausgebildet und eine Linse @@, zwe@ @@llastonprismen 44 und zwei Photodioden 46 enthalten kann und gegenphasige Dopplersignale erzeugt Wenn @ei einer @@@richtung gemäss Figur 7 Polarisationsdrehungen stören die durch den Spiegel 58 im Beobachtungstrahlengang, so kann a@ Ort der Empfangsvorrichtung 32, 44 und 46 eine die be@c@@ aufgespeltenen Bändel liefernde Anordnung, z.B. entspre@hend der Anordnung 20, 24 in Figur 2 angeordnet werden, die Empfangsvorrichtung 32, @@ und 46 tritt dann an die Stelle der auf@paltungs@orrichtung 24, 70 und der Spiegel 58 wird entspr@chend @ergrössert sowie mit einem zum Durchtritt des Streulichtkeg@@@ dienenden Loch versehen.
• Das Ausführungsbeispiel gemäse Figur 8 arbeitet nach dem Vergisichsstrahl@erfahren. Die Einrichtung enthält wieder eine Ano@@nung 20, 24 @gegebenenfalls mit einer Abbildungslinse 71, die d@@ beid@@ @@@chieden polarisierten Bündel 26, 28 liefert, welche durch die Linse 30 zum Kreuzen im Meßbereich 10 gebracht werder, Hier @@ent jedoch das eine Teilbündel als Vergleichsbündel, es wind durch ein Neutralfilter 70 oder eine Lochblende abgeschwächt und mit einem Streulichtbündel, das durch das andere Teilbündel 23 vorn Meßobjekt im Meßbereich erzeugt wird, überlagert. In @@weichnung von den bekannten Einrichtungen dieses Typs werden des Vergleichsbündel 26 und das Streulichtbündel durch die Linse @@ nicht auf einen einzigen Photoempfänger geworfe@ sondern @@ttels das Wellastonsprismas 44 auf zwei photoempfindliche @@@ne@mer mit unterschiedlich orientierten Polarisatiopsfil@@@@ @@ und 3@ aufgeteilt, wie sie z.B. bei dem Ausführungsbei@@@@ @@ gemäse Figur 4, Wegen der unterschiedlichen Fol@t@@@tion @@@@ @engleichsstrahlungsbändel und Streulichtbündel werden die Lichtvektoren vor dem einen photoelektrischen Aufnehmer addiert und vor dem anderen subtrahiert, so daß nach Mischung an den Aufnehmern gegenphasige elektrische Dopplersignale entstehen, die durch Differenzbildung aus den Störsignalen herausgehoben werden können Das Wollastonprisma 44 dient hier sowohl zur Bündelteilung als auch zur Polarisation der beiden Teilbündel, die beiden Polarisationsfilter 36 und 38 sind also im Prinzip nicht erforderlich, sondern dienen nur zur Ausschaltung stbrender Fremdstrahlung Figur 9a zeigt ein nach dem Vergleichsstrahlverfahren arbeitendes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur S#essung vier zwei Komponenten der Geschwindigkeit eines den Meßbereich 10 durchfliegenden Teilchens oder dgl. Der Meßbereich 10 wird mit dem Strahlungsbündel 22 beleuchtet. Die vorn Meßbereich 24 unter den Winkeln ß1 und -ß2 ausgehende Streulichtbündel werden nit dem sich längs der Strahlachse auzbreitenden und durch das Neutralfilter 70 abgeschwächten Vergleichsbündel überlagert. Die Empfangsvorrichtung enthält wieder ein Woll@ stonprisma 44', vor dem hier eine Lochblande 73 angeordnet und eine Doppelphotodiode 46, vor der sich ein @olarisationsfilter 74 befindet.
• Die an den beiden Dioden der Doppeldiode 46 erhaltenen Dopplersignale entsprechen den GEschwindigkeitskomponenten in den Richtungen m1 bzw. m2 in Figur 9b. v ist der Vektor der Teilchengeschwindigkeit Figur 10 zeigt eine Einrichtung zur Messung on drei Gen schwindigkeitskomponenten. Durch ein weiteren Wollastonprizma 78 , welches hinsichtlich seiner Aufspaltungsrichtung und lich des Wollastonsprismas 44' gedreht ist, wird das Vergleichsstrahlungsbündel 80 in vier Teilbündel zerlegt und mit vier Streulichtbündeln 82 bis 88 überlagert. Diese Bündel werden durch eine hinter der Linse 32 angeordnete Lochblende 75 definiert, Sie eine Mehrfachüberdeckung der Bündel an einer Lochblende ta vor den vier Photodioden enthaltenden Strahlungsaufnehmer 46 verhindert. Wie bei Figur 9a werden die für die Interferenz @rforderlichen gleich polarisierten Komponenten der Streulichtbundel und des Vergleichsstrahlungsbündels durch ein vor der Serahlungsaufnehmerenordnung 46' angeordnetes Polarisetion@filter 74 ausgefiltert.
• um bei der Einrichtung gemäss Figur 9a und Figur 10 mit dem störungsvermindernden "Differenzverfahren" arbeiten zu können, werden anstelle des Polarisationsfilters 74 und der einzelnen photoempfindlichen Aufnehmer (Photodioden) für jede Komponente eine Anordnung aus Wollastonprisma 44 und Doppelaufnehmer, z,B, Doppelphotodiode 46, verwendet, wie sie in Figur 4 dargestellt ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Messung von zwei Geschwindigkeitskomponenten nach dem Streulichtverfahren ist in Figur 11 dargestellt. Diese Einrichtung hat gegenüber bekannten Einrichtungen dieses Typs den Vorteil, daß Streulichtbündel großen Öffnungswinkels ohne besonders gestaltete Aperturblenden verwendet werden können Die Ei@richtung zur Beleuchtung des MeBbereichs 10 mit vorzugsweise p@larisiertem Licht kann im Prinzip wie bei der Ein-@@htung g@@@@@ Figur 10 ausgebildet sein. Das vom Meßbereich ausgehende Streulichtbündel wird durch die Linse 32 gesammelt und dann @@@@ ei@ Wollastopprisma 90 in zwei senkrecht zueinander polar@@@@@@@ Te@@@ündel aufgsspalten. Mittels weiterer @d 94 die jeweils im Wege eines der Teilbünde@ @@@@ @@@@@t @ind und @@ter U@ständen durch ein einziges, doppelt d@@@@@ur@@ltes Woll@@to@prisma ersetzt werden können, werden in @@@ phen@@ auf Lo@@hlenden 104 bzw. 106 gegeneinander @@@@ @@@@@@@@@@@@ les Meß@@jektes im Meßbereich 10 erzeugt, so daß je nach Orientierung des Wollastonprismas 92 bzw. 94 waagerechte oder senkrechte Interferenzstreifensysteme Bn der Bildebene von Doppelempfängern, insbesondere Doppelphotodioden 46a und 46b entstehen und nur dann sicht von den Streuteilchen in einen Empfänger gelangt, wenn sich das Teilchen in einem Maximum der Interferenzfigur befindet. Im Strahlongang der Teil bündel sind zwischen den hinter den Wollastonprismen 92 und 94 angeordneten Abbildungslinsen 96 und 98 noch jeweils weitere Wollastonprismen 100 bzw. 102 angeordnet, die in Verbindung mit den Doppelphotodioden 46a und 46b dazu dienen, an den Doppel photodioden derart gegeneinander verschobene Interferenzstreifensysteme zu erzeugen, daß an den Doppelphotodioden gegenphasige Doppelfrequenzsignale auftreten Abschliessend sei noch bemerkt, C£ gewisse @ Bauelemente der beschriebenen Einrichtungen, die getrennt dargestellt und als getrennte Bauelemente erwähnt worden sind, unter Umständen auch zu einem einzigen Bauelement vereinigt werden können. Wenn die Strahlungsquelle linear polariiertes Licht liefert, wie es z.B. bei einem Laser im a@lgemeinen der Fall ist, kann ein besonderer Polarisator in der Lichtquelle entfallen. Ähnliches gilt auch für die Strahlungsaufnehmer, wenn diese nur oder bevorzugt auf die Strahlung einer bestimmten Polarisationsrichtung ansprechen, wie es z.B. bei vielen Mikrowellenantennen der Fall ist. Der Begriff "Polarisator" braucht also kein getrenntes Bauelement zu bedeuten, sondern seine FuSmtion kann auch durch ein anderes Bauelement mit entsprechender Eigens schaft übernommen werden.
• Bei den anhand der Figuren 2 bis 11 beschriebenen Einrichtungen entstehen die Dopplersignale im Gegensatz an den bekannten Einrichtungen aus Interferenzen niedriger Ordnung, o daß sich die Ansprüche an die Kohärenz der Lichtquelle auf eine Kohärenzlänge von ca. 20 Wellenlängen reduzieren. Das bedeutet, daß man diese Einrichtungen sogar mit Glühlicht in Verbindung mit einem Farhfilter betreiben kann.
• Bei Bo@utzung @@@@@ Wollstonprismas als Bündelteiler, also z.B. des Wollastonprismas 24 in den Ausführungsbeispielen gemäss Figur @ @@@ @@@, kann die Eigensohaft des Wollastonprismas, bei en@@p@@@ @@der Orientierung orthogonal zueinander pola@i@@ert@ @@@@blungsbünd@@ in @erschiedene Raumrichtungen abzul@@t@@ @@@ @@@@tzt werden@ unterschiedlich polarisierte Mode@ von @@@@@@@@@@@ (z.B. 2-Moden-Laser) zu trennen. Da diese Moden @@@@@@@edene Erequene baben können, wird dann dem Inter@@@@@@@@@@@ enfeld, z.B. im Meßbereich 10 (Figur 3) eine konstante B@@@@@@g@geschwindigkeit senkrecht zur Streifenrichtung aufg@p@@@@, s@ daß zur Dopplerfrequenz eine konstante Frequerz add@er@ wird Dam@t gelingt es auf einfachste Weise die R@chtung d.h. das Vorz@ichen der jeweils gemessenen Geschwindigkeitsch @pobente zu @estimmen. Meßobjekte, die im Meßvo@unen @@@@@ lie@e@n ein Signal konstanter Frequenz. Meßobjekte@ die @@@@ Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Streifenbeweg@@@ haben, liefern kleinere Frequenzen als die konstante Freg@@ - (solange sie die Streifen nicht überholen), währauf Teilch@@@ die sick in der entgegengesetzten Richtung bewegen, höbere @requenzen er@eben.
• Bei der auf der @rinzip des Vergleichsstrahlverfahrens arbeitenden Einrichtung @e@ass Figur 10, die drei voneinander unabhängige Seschwand@@@eitskomponenten zu bestimmen gestattet, erhält man vier Signal@, von denen im Prinzip nur drei benötigt werden.
• Das vierte @ig@al kann daher zur Kontrolle der drei anderen Signale auf Widerspruchsfreihsit, also z.B. zur automatischen Fehleranzeig@ verwendet werden.
• Durch die h@@@@@@@@@@@@orliegenden Einrichtungen erfolgende Differessbildu@@@@@@@@@ z.B. mitte@@ eines Differenzverstärkers durch @aführ@@@@@@@@@@@ kann, lä@@@ sich der Amplitudenverlauf des Witz@@@@@@ @@@@@@@@@@@@ die @@@@@@@@@ der Dopplerschwingungen, besonders gut messen, so daß das erhaltene Signal auch für die Messung der Teilchengrösse und den Durchgang einzelner Teilchen durch ein Meßvolumen verwendet werden kanrl.
• Es sei schliesslich noch erwähnt, daß das Wollastonprisma 44 in der Einrichtung gemäss Figur 4 eine dreifache Funktion ausübt, es wirkt nämlich sowohl als BündelteilerD als auch als Einrichtung zur Überlagerung der Teilbündel sowie als Polarisator.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e

   1.) Einrichtung zur Messung einer Komponente der Geschwingkeit eines Meßobjektes aufgrund der Dopplerfrequenzverschiebung einer Meßstrahlung, mit einer Strahlungsquelle, die mindestens ein das Meßobjekt in einem Meßbereich beleuchtendes Strahlungsbündel liefert, das mindestens ein vom Meßobjekt im Meßbereich gestreutes zweites Strahlungsbündel erzeugt, einer Vorrichtung zum Erzeugen eines mit dem ersten Bündel kohärenten dritten Stranlungsbündels, und einer Strahlungsempfangsvorrichtung für die Meßstrahlung, die durch Wechselwirkung von zwei der genannten Strahlungsbündel entsteht, da d u r c h g e k e n n z e ic h n e t , daß eine erste Polarisatoranordnung (24,44,92,94) zur unterschiedlichen Polarisierung der beiden die Meßstrahlung erzeugenden Strahlungsbündel vorgesehen ist und daß die Strahlungsempfangsvorrichtung zwef Strahlungsempfänger sowie eine zweite Polarisatoranordnung (36,38; 44;100,102), , die bezüglich der ersten Polarisatoranordnung so orientiert ist, daß die auf die beiden Strahlungsempfänger fallenden Strahlungsbündel phasenverschobene Dopplerfrequenzkomponenten enthalten, und eine Anordnung zum Erzeugen eines der Differenz der beiden phasenverschobenen Dopplerfrequenzkomponenten entsprechenden Ausgangssignales ausweist.

   2.) Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ke n n -z e i c h n e t, daß die Strahlungsquelle (20) ein linear polarisiertes Li@btbändel (22) liefert.

   3.) Einrichtung sich Anspruch 1 oder 2, d a durch g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Bündelteiler ein Wollastonprisma (24,44,90,@ 94,100,102) verwendet wird.

   4.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, g e i zu n n n z e e 4 ch n e t d u r c h eine Linse (712 die die Quelle für das zu teilende Strahlungsbündel in das Wollastonprisma abbildet.

   5.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2 ,3 oder 4g bei der die Strahlungsquelle zwei sich im Meßbereich kreuzende, kohärente Strahlungsbündel liefert und die Strahlungsempfangsvorrichtung auf ein vom Meßobjekt im Meßbereich durch Streuung er zeugtes Strahlungsbündel anspricht, d a d u r c h g e w k e n n z e i c h n e t , daß die erste Polarisatoranordnung (24) die beiden sich kreuzenden, kohärenten Strahlungbündel (26,28) verschieden polarisiert; daß die Empfangsvorrichtung (32 bis 42 in Figur 2, 5 und 6; 32,44,46 in Figur 4 und 7) zwei Strahlungsaufnehmeranordnungen (40,42; 46) enthält, die auf zwei verschieden polarisierte Anteile der gestreuten Strahlung, die von zwei um einen vorgegebenen Phasenwinkel phasenverschobenen , durch die beiden Bündel im Meßbereich (10) erzeugten Interferenzfiguren stammen, anspricht und daß die Aufnemerausgangssignale der beiden Strahlungsaufnehmeranordnungen einer Schaltungsanordnung zugeführt sind, die ein der Differenz der beiden Aufnehmerausgangssignale entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, das im wesentlichen aus der Dopplerfrequenzkomponente besteht.

   6.) Einrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e ke n n -z ei c h n e t , daß die erste Polarisatoranordnung (24) die beiden Bündel (26,27) in aufeinander senkrecht stehenden Richtungen linear polarisiert und daß die Strahlungsaufnehmeranordnungen (36 bis 42 in Figur 2, 5 und 6; 46 in Figur 4 und7) auf linear polarisierte Anteile der Streustrahlung ansprechen, deren Polarisationsrichtungen Winkel von +450 bzw. 450 mit der Polarisationsrichtung des einen der beiden sich kreuzenden Strahlungsbündel bilden.

   .) Einrichtung nach Mispreh 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t F daß im Weise des von der Strahlungsquelle (20) erzeugten Strahlungsbündels (22) ein sowohl als Bündelteiler als auch Prjlarisator wirkendes Wollastonprisma (24) anbeordnet ist.

   8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d Q d u r c h g e k e n n z e i C h n e t , daß die Empfangsvorrichtung ein weiteres als Bündelteiler, Polarisator und Einrichtung zur Überlagerung der Teilbündel dienendes weiteres Wollastonprisma (44) enthält.

   9.) Einrichtung nack Anspruch g, d a d u r c h g e k e n n -z e i t h n e t t dap im wet:e der von den weiteren Wollastonprismen (44) erzeugten Teilbündeln eine Doppelphotodiode (46) angeordnet ist.

   10.) ) Einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t r daß vor jedem Teil der Doppeldiode ein Polarisationsfilter so angeordnet ist, daß es das für den hetreffenden Teil der Doppeldiode bestimmte Teilbündel durch lässt.

   1 Einrichtung nach Anspruch 5,6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , daß die Empfangsvorrichtung einen teildurchlässigen Spiegel (34) als Bündelteiler enthält und daß im Wege der vom Bündelteiler erzeugten Teilbündel jeweils vor den zugehörigen Strahlungsaufnehmeners (40,42) ein Polarisationsfilter (36,38) angeordnet ist, dessen Polarisationsrichtung einen Winkel von +450 bzw. -45° mit der Polarisationsrichtung des einen der beiden sich kreuzenden Bündel bildet 12.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anordnung (24,30) zum Erzeugen der beiden sich kreuzenden kohärenten Strahlungsbündel (26,28) längs der Winkelhalbierenden der Achsen der beiden sich kreuzenden Bündel verschiebbar gelagert ist und die optische Achse (48) der Empfangsvorrichtung mit der Verschiebungsrichtung fluchtet und daß die Empfangsvorrichtung eine Blende (56) zum Abschirmen nicht gestreuter Strahlung enthält (Figur 5).

   13.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z ei c h n e t , daß im Strahlengang zwischen dem die beiden kohärenten Bündel (26,28) erzeugenden Bündelteiler (24) und einer die Bündel zur Kreuzung im Meßbereich (10) bringenden Linse (30) ein Spiegel (58) angeordnet ist, der die beiden kohärenten Bündel zwischen dem Bündelteiler und der Linse umlenkt, daß die optische Achse (48) der Empfangsvorrichtung mit der optischen Achse des umgelenkten Teiles des Strahlenganges wenigstens annähernd fluchtet, und daß die Empfangsvorrichtung Q32 bis 42) auf der der Linse (30) abgewandten Seite des Umlenkspiegels (§8# angeordnet ist (Figur 6).

   14.) Einrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß auf der der Snp£angsvorri chçung (36 bis 42) abgewandten Seite des Meßbereiches tlO) ein Spiegel (60) angeordnet ist, der die vom Meßobjekt nach vorne gestreute Strahlung zur Empfangsvorrichtung reflektiert 6Figur 6).

   15.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2,3 oder 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsquelle eine Anordnung (24,30 in Figur 7) zum Erzeugen zweier sich im Mebereich (10) kreuzenden, durch die erste Polarisatoranordnung (24) senkrecht zueinander polarisierten Strahlungsa bündeln (26,28) enthält; daß im Wege des einen (26) dieser Strahlungsbündel vor dem Meßbereich (10) ein Abschwächer (70) und hinter dem Meßbereich die Empfangsvorrichtung (32,36,38, 44,46) angeordnet sind und daß die Empfangsvorrichtung auf dieses eine Strahlungsbündel und einen vom Meßobjekt im Meßbereich in Richtung dieses Bündels (26 ) gestreuten Teil des anderen Bündels(28) anspricht.

   16.) Einrichtung nach Anspruch 1,2,3,4 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Empfangsvorrichtung ein Wollastonprisma (44), zwei Strahlungsaufnehmer (46) und zwei vor diesen angeordnete Polarisatoren, deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen, enthält (Figur 8).

   17.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsquelle ein längs einer optischen Achse verlaufendes und den Meßbereich (10) beleuchtendes Strahlungsbündel (22) liefert; daß der Empfangsvorrichtung (73,441, 74,76) ein abgeschwächter Teil dieses Bündels (22) und mindestens ein vom Meßobjekt im Meßbereich (10; in eine von der Richtung dieses Bündels abweichende Richtung gestreute Bündel zugeführt sind und daß die Empfangsvorrichtung ein Wollastonprisma (44') zur unterschiedlichen Polarisation des als Vergleichsbündel dienenden abgeschwächten Bündels und des Streustrahlungsbündels und zur Überlagerung dieser Bündel enthält (Figur 9a).

   18.) Einrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e -k e n n z e @ c h n e t , daß der Empfangsvorrichtung aus dem abgeschwächten Strahlungsbündel (22) zwei in verschiedene Richtungen gestreute Strahlungsbündel zugeführt sind und daß die Empfangsvorrichtung ein zur Polarisation und Überlagerung dienendes erstes Wellastonprisma (44') zwei weitere Wollastonprismen zur Erz@ngung je zweier phasenverschobeneer Dopplerfrequenzsignale für zwei verschiedene GEschwindigkeitskomponenten und zwei Doppel-Strahlungsaufnehmer sowie eine diesen zugeordnete Polarisationsfilteranordnung enthält (Figur 9a).

   19.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h ge k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsquelle (20,30,71) Figur 10) ein dem Meßbereich (10) beleuchtendes Strahlungsbündel liefert; daß das beleuchtende Strahlungsbündel (80) nach dem es den Meßbereich durchsetzt hat und abgeschwächt worden ist, sowie vier vom Meßobjekt im Meßbereich (10) in verschiedene Richtungen gestreute Strahlungsbündel (82,84,86,88) auf ein erstes Wollastonprisma (44') fokussiert, das entsprechende, senkrecht zueinander polarisierte Teilbündel erzeugt, die durch eine Optik (762 aufein weiteres Wollastonprisma (78) fokussiert werden und daß im Wege der aus diesem zweiten Wollastonprisma austretenden Strahlungsbündel vier Vorrichtungen (44,46 in Figur 4 zum Erzeugen von vier Paaren phasenverschobener Dopplerfrequenzsignale die drei Komponenten der Geschwindigkeit des Meßobjekts entsprechen, liefern.

   20.) Einrichtung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß vor der Anordnung zur Erzeugung der vier Paare von phasenverschobenen Dopplerfrequenzsignalen eine Lochblende (77) und ein Polarisationsfilter (74) angeordnet sind.

   21.) Einrichtung nach Anspruch 19 oder 20, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n et , daß auf der der Strahlungsquelle (20,30,71) abgewandten Seite des Meßbereichs (10) eine die Streubündel auf das erste Wollastonprisma (44') fokussierende Linse (32) und eine hinter dieser angeordnete, mit Offmmgen für die Streulichtbündel versehene Blende (75) angeordnet sind.