DE4240769C2 - Method and apparatus for detecting a plurality of velocity components, in particular of particles in fluids - Google Patents

Method and apparatus for detecting a plurality of velocity components, in particular of particles in fluids

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DE4240769C2 DE19924240769 DE4240769A DE4240769C2 DE 4240769 C2 DE4240769 C2 DE 4240769C2 DE 19924240769 DE19924240769 DE 19924240769 DE 4240769 A DE4240769 A DE 4240769A DE 4240769 C2 DE4240769 C2 DE 4240769C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung mehrerer Geschwindigkeitskomponenten insbesondere von Teilchen in Fluiden. The invention relates to a method for detecting a plurality of velocity components, in particular of particles in fluids. Sie umfaßt auch zwei Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens, sowie ein elektro-optisches Modul für diese Vorrichtungen. It also comprises two devices for implementing the method, as well as an electro-optical module for such devices.

Der Prospekt epa-Aachen "Zweikomponenten Laser-Doppler-Velocimeter" oder die DE 34 21 341 A1 zeigen ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung. The prospectus epa-Aachen "two-component laser Doppler velocimeter" or DE 34 21 341 A1 show such a method and such a device. Ein polarisierter Laserstrahl wird in einer Pockels-Zelle zwischen zwei Polarisationszuständen umgeschaltet. A polarized laser beam is switched to a Pockels cell between two polarization states. Je nach Polarisationsrichtung wird dieser Laserstrahl in einem Polarisationsstrahlteiler umgelenkt oder durchgelassen. Depending on the polarization direction of this laser beam is deflected in a polarization beam splitter or transmitted. Die beiden sich ergebenden Arme des Meßaufbaus sind in ihren Elementen identisch. The two resulting arms of the measurement setup are the same in its elements. Der jeweilige Strahl eines Annes wird Ober einen Strahlteiler in einen Doppelstrahl aufgeteilt, der eine Ebene definierend als Kreuzstrahl in ein Meßvolumen eintritt. The respective beam of the upper Annes is split a beam splitter into a twin beam entering a plane defining as a cross beam in a measurement volume. Die beiden sich aus den beiden Armen des Meßaufbaus ergebenden Ebenen stehen senkrecht aufeinander. The two resulting from the two arms of the measuring planes are perpendicular. Jedes Strahlenpaar gestattet die Ausbildung eines Interferenzmusters, wobei die beiden Interferenzmuster senkrecht aufeinander stehen. Each pair of beams allows the formation of an interference pattern, the two interference patterns are perpendicular. Tritt nun ein Teilchen durch das Meßvolumen, sind Geschwindigkeits-Komponenten senkrecht zur optischen Achse erfaßbar, da in Rück- oder Vorwärtsstreuung ein Detektor angeordnet ist. now enters a particle through the measurement volume, speed component perpendicular to the optical axis can be detected, since a detector is positioned in back or forward scattering. Durch den Einsatz einer Pockelszelle sind dabei allerdings hohe Schaltleistungen notwendig. By using a Pockels cell high switching capacities are however necessary.

Wie weiter aus dem Prospekt und der DE 34 21 341 A1 hervorgeht, sind beide senkrecht zueinander stehenden Geschwindigkeits-Komponenten an ein und demselben Teilchen nur bei langsamen Teilchen erfaßbar, da eine Vielzahl von, z. As is further apparent from the brochure and DE 34 21 341 A1, both are orthogonal velocity components on one and the same particle can be detected only in slow particles, since a plurality of such. B. acht, Fringedurchquerungen zur Erfassung der Geschwindigkeit in einer Dimension notwendig ist. B. eight, Fringedurchquerungen for detecting the speed is required in one dimension. Die erforderliche elektro-optische Umschaltung benötigt also hohe Schaltleistungen, um während der Flugzeit des zu messenden Teilchens den Wechsel der optischen Ebenen zu bewirken. So the required electro-optical switching requires high switching powers to effect the change of optical planes during the flight time of the measured particle. Steht die hohe Schaltleistung nicht zur Verfügung, so kann es sein, daß die Geschwindigkeits-Komponenten verschiedener Teilchen gemessen werden. is not the high switching capacity available, it may be that the speed component of various particles are measured.

Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem/der mit geringer Steuerleistung beide Geschwindigkeits- Komponenten an ein und demselben Teilchen bei beliebigen Teilchen-Geschwindigkeiten erfaßbar sind. Assuming the invention has for its object to provide a method and apparatus in which / the low-speed control performance of both components can be detected on the same particle at any particle velocities.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit den Gegenständen der Ansprüche 1, 8 oder 9. The solution of the object is achieved by the subject matters of claims 1, 8 or. 9

Tragend dabei ist, daß eine schnelle Umschaltung in einem (Anspruch 1, 9) oder zwei (Anspruch 1, 8) Y-Koppler(n) in zwei (oder vier) Ausgangsstrahlen erfolgen kann und die Orientierung der Interferenzmuster nach Aufnahme jedes Meßwertes (sehr schnell) mit geringer Leistung gewechselt werden kann. it is pregnant, that a rapid change in a (claims 1, 9) or two (to claim 1, 8) Y-coupler (s) may be performed in two (or four) output beams, and (the orientation of the interference pattern after recording each measurement value very ) can be replaced with low-power fast. Unterstützend wirkt die nahezu vollständige Führung der Licht-Meßstrahlen in Lichtwellenleitern, wie Faseroptiken; This is supported by the almost complete leadership of the light-measuring beams in optical waveguides, such as fiber optics; erst kurz vor dem Meßvolumen werden die Strahlen aus den Lichtwellenleitern ausgekoppelt. shortly before the measurement volume, the beams from the optical fibers are coupled. Dies kann mit (üblichen) Kollimatorlinsen oder GRIN-Linsen geschehen, die als Zylinder gestaltet sind und mit einer kontinuierlichen Veränderung des Brechungsindex eine parallele Ausrichtung der austretenden Strahlen gewähren (Anspruch 2). This can be done with (conventional) collimator lenses or GRIN lenses, which are designed as a cylinder and with a continuous variation of the refractive index of a parallel alignment of the emerging rays grant (claim 2).

Die Verwendung von Lichtwellenleitern und die Durchführung der Strahl-Umschaltung (Lichtleistungs-Umschaltung) mittels - durch Steuerschaltung angesteuerter - Y-Koppler ermöglicht eine sehr schnelle und verlustarme Umschaltung. The use of optical fibers and the implementation of the beam-switching (light-power switching) means - of driven by control circuit - Y-coupler allows a very rapid and low-loss switching. Dadurch kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform je Taktschritt abwechselnd jeweils ein Meßwert für eine der beiden Geschwindigkeits-Komponenten ermittelt werden, womit eine exakte Geschwindigkeitsbestimmung eines einzigen Teilchens möglich ist, welches in den Meßschritten die einzelnen Fringes des jeweiligen Interferenzmusters durchfliegt. Characterized in each case a measured value for one of the two velocity components can be determined according to an advantageous embodiment, each clock step alternately, whereby an accurate velocity determination of a single particle is possible that flies through the individual fringes of the interference pattern in respective measuring steps. Sollte eine Geschwindigkeits-Komponente einmal nicht oder nicht gut zu erfassen sein, stört oder sperrt diese Erfassungsverzögerung die Erfassung der anderen Komponenten nicht. If a speed component even not or will not be good to capture, disturb or this detection delay does not lock the status of the other components.

Findet das Umschalten jew. nach Aufnahme eines Meßwerts statt, liegt die Frequenz des Taktsignals der Strahlumschaltung (Lichtleistungs-Umschaltung) in der Größenordnung der Frequenz des vom Detektor erhaltenen elektrischen Signals (Anspruch 3). Finds the switching jew. By recording a measurement value instead, the frequency of the clock signal, the beam switching is (light-power switching) in the order of the frequency of the received from the detector electrical signal (claim 3).

Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind in Ansprüchen 4 bis 7 hervorgehoben. Advantageous embodiments of the method are indicated in claims 4 to 7th

Anders als die vorliegende Erfindung, die aktive Y-Koppler verwendet, listet der Review-Artikel "Linear and Non-Linear Optical Fibre-Devices" von GOURE, JP et al. Unlike the present invention, which uses active Y-coupler, the review article lists "Linear and Non-Linear Optical Fiber Devices" by Goure, JP et al. in Journal of Physics, Part D: Appl. in Journal of Physics, Part D: Appl. Phys. Phys. Vol. 22,1989, Seiten 1791 bis 1805 unter einer großen Zahl von optischen Bauelementen passive Y-Koppler auf. Vol. 22.1989, pages 1791-1805 passive among a large number of optical devices on Y-coupler. Sie sollen für LAN-Netzwerke Anwendung finden. They will be used for LAN networks. In DE 34 41 088 C2 werden - dem Kennzeichen des Anspruches 2 vergleichbar - GRIN-Linsen oder Kollimatorlinsen zur Parallelausrichtung von in ein Meßvolumen ausgekoppelten Strahlen. the characterizing part of claim 2 comparable - - In DE 34 41 088 C2 are GRIN lenses or collimator lenses for parallel alignment of the coupled-in a measurement volume rays. Hintergrund dieser Beschreibung ist die Verbesserung der Meßgenauigkeit bei der Erfassung einer einzigen Geschwindigkeitskomponente eines Partikels in einem Fluid. Background of this specification is to improve the measurement accuracy in the detection of a single component of velocity of a particle in a fluid.

Die gleichzeitige Erfassung mehrerer Geschwindigkeitskomponenten an einem einzigen Teilchen ist dieser Fundstelle nicht zu entnehmen. The simultaneous detection of several components of velocity of a single particle is not clear from this reference.

Bei einer Vorrichtung (Anspruch 8, 9), mit der das Verfahren (Anspruch 1) vorteilhaft durchgeführt werden kann, gibt es zwei Vorschläge. In an apparatus (claim 8, 9), with which the method (claim 1) can be advantageously carried out, there are two proposals. Entweder werden zwei Strahlpaare über zwei Y-Koppler abgewechselt oder ein Strahlpaar wird ersetzt durch einen stetigen Lichtstrahl, der mit den anderen - sich abwechselnden - Lichtstrahlen des verbleibenden Paares die beiden verschieden orientierten Interferenzmuster bildet. Either two beam pairs are alternated with two Y-coupler or a beam pair is replaced by a continuous light beam with the other - forms the two differently oriented interference pattern light beams of the remaining pair - alternating.

Durch die Verwendung von Y-Kopplern stehen schnelle Umschalter zur Verfügung, die schaltleistungsarm die in die Eingangs-Lichtwellenleiter eingespeiste Licht-Leistung (Lichtstrahlen) vollständig zwischen den Ausgangs-Lichtwellenleiterpaaren umschalten. The use of Y-couplers fast switch is available, the schaltleistungsarm the power fed into the input optical fiber light output (light beams) completely switch between the output optical waveguide pairs. Damit ist es insbesondere möglich, im Takt der Aufnahme der Meßwerte vom Detektor umzuschalten und so die zur Geschwindigkeitsbestimmung benötigten Meßwerte im Zeitmultiplex von einem einzigen Teilchen zu erhalten, so, daß es sich bei den aufgenommenen Meßwerten tatsächlich um die Geschwindigkeits-Komponenten eines einzelnen Teilchens handelt. Thus it is particularly possible to switch in time with the recording of the measured values ​​from the detector and to obtain needed for determining velocities measured values ​​in the time division multiplexing of a single particle, so that it is indeed the speed components of a single particle in the captured measured values ,

Zur Frequenzverschiebung können in den Strahlgängen elektro-optische Elemente vorgesehen werden (Anspruch 10). For frequency shifting electro-optical elements can be provided (claim 10) in the beam paths. Die AD-Schaltungstechnik ist in Anspruch 11 näher umschrieben. The AD circuitry circumscribed in greater detail in claim. 11

Besonders raumsparend zeigt sich das elektro-optische Modul (Anspruch 12) für die beschriebenen Vorrichtungen. Particularly space-saving manner, the electro-optical module (claim 12) shows, for the devices described. Neben seiner kompakten Bauweise beseitigt dieses Modul auch eine Vielzahl von Abgleich- und Justierarbeiten, die aufgrund der Modulbauweise entfallen. In addition to its compact design, this module also removes a number of calibration and adjustment operations which fall due to the modular design. Ein Laser-Doppler-Anemometer kann so einfach an eine bestimmte Aufgabe angepaßt werden, eben dadurch, daß bestimmte Module ausgetauscht werden. A laser-Doppler anemometer can be adapted to a particular task as simple, the very fact that certain modules to be replaced.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert. Exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings will be exemplified. Diese zeigen: These show:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der optischen Elemente einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 1 is a schematic block diagram of the optical elements of an apparatus according to a first embodiment of the invention,

Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der optischen Elemente einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit nur einem einzigen Y-Koppler, Fig. 2 is a schematic block diagram of the optical elements of an apparatus according to a second embodiment of the invention with only a single Y coupler,

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit optische Elemente enthaltenden Modulen und Sonden zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in zwei Dimensionen, Fig. 3 is a schematic block diagram of a third embodiment of the present invention with optical elements containing modules and probes for determining the speed of an object in two dimensions,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit optische Elemente enthaltenden Modulen und Sonden zur Bestimmung der Ge schwindigkeit eines Gegenstandes in einer Dimension an verschiedenen Orten, Fig. 4 is a schematic block diagram of a fourth embodiment of the present invention with optical elements containing modules and probes for determining the Ge speed of an object in one dimension in different places,

Fig. 5 ein Modul aus Fig. 3 mit wesentlichen optischen und elektrischen Elementen des dritten Ausführungsbeispiels zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in zwei Dimensionen, und Fig. 5 is a module of Fig. 3 with essentially optical and electrical elements of the third embodiment for determining the speed of an object in two dimensions, and

Fig. 6 ein Modul aus Fig. 4 mit wesentlichen optischen und elektrischen Elementen des vierten Ausführungsbeispiels zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in einer Dimension an verschiedenen Orten. Fig. 6 shows a module of Fig. 4 with essentially optical and electrical elements of the fourth embodiment for determining the speed of an object in one dimension in various places.

Die Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der optischen Elemente einer Vor richtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 shows a schematic block diagram of the optical elements of an on device according to a first embodiment of the invention. Ein Laser 1 strahlt einen monochromatischen Lichtstrahl 2 aus. A laser 1 emits a monochromatic light beam. 2 Dieser wird in einem Strahlteiler 3 in zwei im wesentlichen gleichstarke Teilstrahlen 4 und 24 aufgeteilt, die schematisch als Striche angedeutet sind. This is split in a beam splitter 3 into two substantially equally strong sub-beams 4 and 24, which are schematically indicated as lines. Dabei handelt es sich üblicherweise um im wesentlichen parallele Lichtstrahlen 4 und 24 . This is usually about substantially parallel light beams 4 and 24th Diese werden im jeweiligen Arm 5 bzw. 25 der Vorrichtung in dort angeordneten Lichtwellenleitereinkoppler 6 bzw. 26 in Lichtwellenleiter 7 bzw. 27 einge koppelt. These are 7 and 27 respectively coupled in the respective arm 5 and 25 in the device arranged there Lichtwellenleitereinkoppler 6 and 26 in optical fiber inserted. Dabei handelt es sich (insoweit) um eine gängige Strahlteilung. These are (so far) to a common beam splitting. Im Zuge der Teilstrahlen 4 , 24 kann - bei Bedarf - eine Frequenzverschiebung für eine Richtungsemp findlichkeit (am Meßpunkt) eingebaut werden. A frequency shift for a Richtungsemp sensitivity (at the measuring point) can be installed - in the course of the partial beams 4, 24 may - if required.

Bei den Lichtwellenleitern 7 bzw. 27 kann es sich um Multimodelichtwellenleiter handeln. In the optical waveguides 7 or 27, it may be multi-mode optical fibers. Vorzugsweise werden jedoch Monomodelichtwellenleiter, z. Preferably, however, single mode optical waveguides, such. B. Stufenindexfasern mit ei nem wenige Mikrometer großen Kern verwendet. B. step index fibers are used with egg nem few micrometers core.

Diese Lichtwellenleiter 7 bzw. 27 werden an einen Y-Koppler 8 bzw. 28 angeschlossen. This optical waveguide 7 and 27 are connected to a Y-coupler 8 and 28 respectively. Dabei handelt es sich um ein Bauteil, das eingangsseitig mit einem Eingangs-Lichtwel lenleiter 7 bzw. 27 beschaltet ist und der ausgangsseitig über zwei Ausgangs-Lichtwel lenleiter 9 und 19 bzw. 29 und 39 verfügt. It is a component which is the input side to an input lenleiter Lichtwel 7 and 27, wired on the output side and two output Lichtwel lenleiter 9 and 19 or 29 and 39 has. Die Ausgangs-Lichtwellenleiter 9,19 , 29 und 39 entsprechen im Aufbau vorzugsweise den Eingangs-Lichtwellenleitern 7 und 27 . The output optical waveguide 9,19, 29 and 39 correspond in structure preferably the input optical waveguides 7 and 27th

Das über die Eingangs-Lichtwellenleiter 7 bzw. 27 in den jeweiligen Y-Koppler 8 bzw. 28 eingespeiste Licht wird nahezu vollständig in einen einzigen der beiden Ausgangs-Licht wellenleiter zum Beispiel 9 bzw. 29 geleitet. The fed in via the input optical fiber 7 and 27 in the Y-coupler 8 and 28 light is almost totally conducted into a single one of the two output optical waveguides, for example, 9 and 29 respectively. Die anderen beiden Ausgangs-Lichtwellen leiter 19 und 39 sind dann von nahezu keiner Lichtleistung beaufschlagt. The other two output optical wave conductor 19 and 39 are then acted upon by almost no light output.

Solche Y-Koppler 8 und 28 , die auch Brücken-Modulatoren (Y-balanced, bridge modula tors) genannt werden, sind aus einem länglichen LiNbO₃-Substrat aufgebaut und sind kommerziell für Eingangslichtleistungen (Impuls) bis zu 200 Milliwatt (Dauerleistung 1-2 mW) und Wellenlängen von 800, 1300 und 1500 nm erhältlich. Such Y-coupler 8 and 28, which are also bridges modulators (Y-balanced, bridge modula tors) can be mentioned, built up from an elongated LiNbO₃ substrate and are commercially available for input light output (pulse) up to 200 milliwatts (continuous 1-2 mW) and wavelength of 800, 1300 and 1500 nm available. Dabei ist es möglich neben Verzweigungen in zwei Lichtwellenleiter auch durch interne Kaskadierung der Über gänge Brücken-Umschaltungen auf mehr als zwei Lichtwellenleiter zu erhalten. It is possible in addition to branches in two optical fibers by internal cascading over transitions bridge switching to more than two optical fibers to obtain. Dies ist insbesondere für die Mehrpunkt-Laser-Doppler-Anemometrie (Mehrpunkt-LDA) vorteil haft, um eine Geschwindigkeits-Komponente an z. This is particularly suited for multi-point laser Doppler anemometry (LDA multipoint) advantageous to provide a velocity component in z. B. drei oder vier Orten zu messen. measure, three or four places.

Die beiden in diesem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur zweidimensionalen LDA Licht führenden Ausgangs-Lichtwellenleiter 9 und 29 (als Beispiel) sind in einer durch die optische Achse 42 und die vorgegebenen Y-Richtung 43 aufgespannten Ebene 44 an geordnet. The two leading in this embodiment of a device for two-dimensional LDA light output optical waveguide 9 and 29 (as an example) are arranged in a plane spanned by the optical axis 42 and the predetermined Y-direction 43 of plane 44. Das aus ihnen her austretende Laserlicht wird dann über eine in der Zeich nung nicht dargestellte Fokussieroptik auf ein Meßvolumen 45 gebündelt. The light emerging from them forth laser light is then converged by a voltage in the drawing, not shown, the focusing optics to a measuring volume 45th Dort entsteht durch den zwischen den aus den Lichtwellenleitern 9 und 29 austretenden Strahlen be stehenden Winkel ein erstes Interferenzmuster. There is produced by the BE between the emerging from the optical waveguides 9 and 29 standing angle beam a first interference pattern. Ein durch das Meßvolumen tretendes Teilchen streut das es beaufschlagende Licht, woraus sich entsprechend der in Vor wärtsstreuung ergebenden Intensität auf einem Detektor 46 ein Meßwert für die Ge schwindigkeits-Komponente des Teilchens in Y-Richtung ermitteln läßt. A trespassing through the measurement volume particle scatters the light impinging it, from which can be determined schwindigkeits component of the particle in the Y direction in accordance with the resulting pre Windwärts scattering intensity on a detector 46, a measured value for the Ge. Hierfür ist der Detektor 46 über eine Datenleitung 47 mit einer Steuer- und Auswerteschaltung 40 ver bunden. For this purpose, the detector 46 is ver via a data line 47 to a control and evaluation circuit 40 connected.

Die Y-Koppler 8 und 28 sind nun über Steuerleitungen 10 und 30 an der Auswerte- und Steuerschaltung 40 angeschlossen. The Y-couplers 8 and 28 are now connected via control lines 10 and 30 connected to the evaluation and control circuit 40th Durch ein entsprechendes Steuersignal werden beide Y-Koppler 8 und 28 synchron umgeschaltet, so daß das über die Eingangs-Licht wellenleiter 7 bzw. 27 in die Koppler 8 und 28 eingespeiste Licht nahezu vollständig in die anderen Ausgangs-Lichtwellenleiter 19 und 39 umschaltbar ist. By a control signal corresponding to both the Y-coupler can be switched synchronously 8 and 28 so that the signal fed via the input optical fiber 7 and 27 in the coupler 8 and 28 light is almost completely switched over to the other output optical waveguide 19 and. 39 Diese letzteren Aus gangs-Lichtwellenleiter 19 und 39 sind in einer durch die optische Achse 42 und die vor gegebenen X-Richtung 48 aufgespannten Ebene 49 angeordnet. These latter from crossing optical waveguides 19 and 39 are in a through the optical axis 42 and the plane defined before given X-direction 48 level 49th Das aus ihnen heraus tretende Laserlicht wird dann über die in der Zeichnung nicht dargestellte Fokussieroptik auf das Meßvolumen 45 gebündelt. The light passing out of them laser light is then converged on the not shown in the drawing focusing optics in the measurement volume 45th Dort entsteht durch den zwischen den aus den Lichtwellenleitern 19 und 39 austretenden Strahlen bestehenden Winkel ein zweites In terferenzmuster, weiches senkrecht zu dem oben genannten ersten Interferenzmuster steht. There is produced by the existing between the emerging from the optical fibers 19 and 39 is a second radiation angle in interference pattern, soft perpendicular to the above-mentioned first interference pattern. Damit ist es in analoger Weise möglich nun Meßwerte für die X-Komponente der Teilchengeschwindigkeit zu ermitteln. Thus it is now possible to determine values ​​for the X component of the particle velocity in an analogous manner.

Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung wird zuerst die eine Geschwindigkeits-Komponente ermittelt und anschließend die durch die Eingangs-Licht wellenleiter 7 und 27 eintretende Lichtleistung auf die jeweils anderen Ausgangs-Licht wellenleiter umgeleitet, um die andere Komponente zu messen. In one embodiment of the method and apparatus of one speed component is first determined and then waveguide redirected the light power entering through the input optical fiber 7 and 27 to the respective other output light to measure the other component.

Die Steuer- und Auswerteschaltung 40 kann einen Speicherbaustein und einen schnellen Schalter enthalten. The control and evaluation circuit 40 may include a memory chip and a fast switch. Dann wird nach einem Taktschritt, dh der Aufnahme eines Meß wertes für die Geschindigkeitskomponente in einer Richtung, diese zwischengespeichert und beide Y-Koppler 8 und 28 schnell um geschaltet. Then, after one clock step, that is, the recording of a measured value for the Geschindigkeitskomponente in a direction between these stored, and both Y-coupler 8 and 28 to quickly switched. Dann wird im nächsten Taktschritt ein Meßwert der Geschwindigkeits-Komponente in der anderen Richtung aufgenommen und anschließend erneut um geschaltet. Then, in the next cycle step, a measured value of the speed component in the other direction is received and then to switch again. Durch dieses Meßverfahren ist gewährleistet, daß für ein und dasselbe Teilchen für beide Geschwindigkeits-Komponenten im Zeitmul tiplex eine Vielzahl von Meßwerten erhoben werden können. By this measuring method it is ensured that for one and the same particle for both speed component in Zeitmul tiplex a plurality of measurement values ​​can be applicable. Nach dem Erfassen von mehreren Meßwerten kann so eindeutig die Geschwindigkeit des beobachteten Teil chens deduziert werden. After capturing of several measurements, the speed of the observed part of Chen's can be deduced so clearly.

Die in der Fig. 1 orthogonal aufeinanderstehenden Ebenen der Strahlenpaare können auch in einem beliebigen anderen Winkel zueinander angeordnet werden, um aus den dabei ermittelbaren Geschwindigkeits-Richtungen eine zweidimensionale Geschwindig keit zu ermitteln. The mutually orthogonal in Fig. 1 levels of the pairs of beams can also be arranged in any other angle to each other to thereby be determined from the detectable velocity directions of a two-dimensional VELOCITY ness. Die Nicht-Orthogonalität muß nur bei der Berechnung der Geschwindig keit berücksichtigt werden. The non-orthogonality must be considered ness only in the calculation of VELOCITY.

Es ist günstig, in der Auswerteschaltung eine Sample- und Hold-Schaltung vorzusehen, so daß bei stark unterschiedlichen Geschwindigkeiten in den beiden beobachteten Richtungen Meßwerte für die eine schnelle Richtung im Takt des Umschaltens der Lichtleistung aufgenommen werden, wohingegen in der anderen Richtung ein Meßwert über mehrere Takte integriert wird. It is advantageous to provide a sample and hold circuit in the evaluation circuit, so that measured values ​​for a fast direction in time with the switching of the light output to be taken at very different speeds in the two observed directions, whereas in the other direction, a measured value via several bars is integrated. Dabei sind Taktverhältnisse von z. Here, clock ratios of z. B. 1 zu 5 oder größer möglich. B. 1: 5 or larger.

Vorteilhafterweise wird der Meßwert durch einen schnellen Analog-Digital-Wandler direktgewandelt, wobei Schaltraten pro Kanal von 50MHz möglich sind. Advantageously, the measured value is directly converted by a fast analog-to-digital converter, said switching rates per channel of 50 MHz are possible.

Dabei liegt die Frequenz des Taktsignals der Leistungsumschaltung in der Größenord nung der Frequenz des vom Detektor erhaltenen elektrischen Signals. The frequency of the clock signal, the power switch is in the size UTHORISATION the frequency of the received from the detector electrical signal.

Neben des in Fig. 1 dargestellten 4-Strahl Kreuzstrahlverfahrens ist es auch möglich eine Vorrichtung mit nur einem einzigen Y-Koppler 8 zu schaffen. In addition to the illustrated in Fig. 1 4-beam cross-beam method, it is also possible for a device with only a single Y-coupler 8 to provide. Eine solche ist in Fig. 2 dar gestellt. Such is found in Fig. 2 represents.

Die Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der optischen Elemente einer Vor richtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit nur einem einzigen Y-Koppler 8 . Fig. 2 shows a schematic block diagram of the optical elements of an on device according to a second embodiment of the invention with only a single Y-coupler 8. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. The same features are given the same reference numerals. Der Arm 5 ist analog zu dem Arm 5 der Fig. 1 ausgestaltet. The arm 5 is configured similarly to the arm 5 in FIG. 1. Der zweite Arm 55 hingegen ist anders ausgestaltet, da das in dem Lichtwellenleitereinkoppler 26 Licht durch einen Lichtwellen leiter 59 direkt zum Auskoppelpunkt geführt wird. The second arm 55, however, is configured differently, as the 59 is passed directly to the output point in the Lichtwellenleitereinkoppler 26 light guide by a light wave.

Die beiden jeweils wechselseitig mit Lichtleistung beschaltbaren Ausgangs-Lichtwellen leiter 9 und 19 werden vorzugsweise zusammen mit dem Lichtwellenleiter 59 in einer Ebene in einem Winkel von 120 Grad angeordnet, so daß sich bezüglich der Achse 42 ein gleichseitiges Dreieck mit den Eckpunkten der Faserenden ergibt. The two respectively mutually wirable with light power output optical wave conductors 9 and 19 are preferably arranged together with the optical waveguide 59 in a plane at an angle of 120 degrees, so that 42 is an equilateral triangle with the corner points of the fiber ends results in respect to the axis. Dadurch besteht zwischen der besagten ersten und der zweiten Ebene ein Winkel von 120 Grad. This provides between said first and second planes, an angle of 120 degrees. Wenn nun über die Steuerleitung 10 der Y-Koppler 8 umgeschaltet wird wechselt die in dem einen Lichtwellenleiter-Paar 9 und 59 geführte Lichtleistung auf das zweite Lichtwellen leiter-Paar 19 und 59 . If it is now switched via the control line 10 of the Y-coupler 8 switches in the one optical fiber pair 9 and 59 guided light output to the second light wave conductor pair 19 and 59th Dabei ist der in dem Lichtwellenleiter 59 geführte Licht-Anteil an beiden Strahlenpaaren beteiligt. In this case, guided in the optical waveguide 59 light fraction is involved in two pairs of beams. Vorzugsweise teilt auch hier der Strahlteiler 3 die Licht leistung gleichartig auf die beiden Lichtstrahlen 4 und 24 auf, so daß zwei unterschiedli che Meßwerte von in einem Winkel von 120 Grad zueinander stehenden Geschwindig keits-Komponenten erhoben werden können. Preferably also, the beam splitter 3 splits the light output similar to the two beams 4 and 24, so that two differing che readings from each other at an angle of 120 degrees standing VELOCITY keits components can be levied.

Natürlich sind auch andere Winkel möglich, jedoch bietet die beschriebene Ausführungsform die größte Empfindlichkeit. Of course, other angles are also possible, but the described embodiment provides the greatest sensitivity.

Dabei ist vorteilhaft, daß die Y-Koppler 8 bzw. 28 , die üblicherweise mit niedrigen Schaltleistungen in schnellen Schritten und hohem Takt umschaltbar sind, eine hohen Wirkungsgrad haben und daß die Führung der Lichtstrahlen in Lichtwellenleitern 7 , 9 , 19 , 27 , 29 und 39 eine verlustarme Ausbreitung im interessierenden Wellenlängenbereich von z. It is advantageous that the Y-coupler 8 and 28, which are usually switched with low switching powers in rapid pace and high clock, have a high efficiency and that the guiding of the light beams in optical waveguides 7, 9, 19, 27, 29 and 39 a low-loss propagation in the relevant wavelength range of z. B. 800nm gestatten und gleichzeitig eine extrem kompakte Bauform ermöglichen. B. 800nm ​​permit while allowing an extremely compact design. Denn anstelle einer großräumigen Linsenanordnung, wie sie die Fig. 1 andeutet, ist es auch möglich die Faserenden der Lichtwellenleiter 9 , 19 , 29 , 39 und 59 in der gewünschten Weise dicht beieinander anzuordnen, so daß ein kleines Meßvolumen mit ho her Strahlintensität beaufschlagbar ist, was gleichzeitig die Aufnahme des Streusignals durch den Detektor 46 vereinfacht. Because instead of a large-scale lens arrangement, as indicating the Fig. 1, it is also possible, the fiber ends of the optical fibers 9 to arrange 19, 29, 39 and 59 in the desired manner close to one another, so that a small measurement volume with ho forth beam intensity can be acted , which at the same time simplifies the receiving of the broadcast signal by the detector 46th

Die Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit solchen optische Elemente enthaltenden Modulen und Sonden zur Be stimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in zwei Dimensionen. Fig. 3 shows a schematic block diagram of a third embodiment of the invention with such optical elements containing modules and probes for Be humor of the speed of an object in two dimensions. Dabei kann es sich um die Geschwindigkeit einer rotierenden Scheibe, eines Teilchens in einem Fluid oder eines sonstigen Gegenstandes handeln. This may be the speed of a rotating disc, a particle in a fluid or other object.

Die Fig. 3 zeigt insbesondere die vorteilhafte Modulbauweise, die für verschiedene Anwendungen in einfacher Weise austauschbar sind. FIG. 3 is particularly advantageous modular construction, which can be exchanged for various applications in a simple manner. Die Lichtwellenleitereinkoppler 6 und 26 sind üblicherweise auf einer Bank fest einsetz- und justierbar. The Lichtwellenleitereinkoppler 6 and 26 are usually fixed insertion on a bench and adjustable. Die sich daran an schließenden Ausgangs-Lichtwellenleiter 7 und 27 werden in eine Fasersonde- Steuereinheit 60 eingespeist, die in Fig. 5 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist. The to it in closing output optical waveguide 7 and 27 are fed into a Fasersonde- control unit 60, which is shown in Fig. 5 in one embodiment.

Die Fig. 5 zeigt das Modul 60 aus Fig. 3 mit wesentlichen optischen und elektrischen Elementen des dritten Ausführungsbeispiels zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in zwei Dimensionen. FIG. 5 shows the module 60 in FIG. 3 with essentially optical and electrical elements of the third embodiment for determining the speed of an object in two dimensions. Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. The same features are given the same reference numerals. Dabei sind die Eingangs-Lichtwellenleiter 7 ′ und 27 ′ anders bezeichnet worden, da üblicherweise Steckverbinder verwendet werden, die eine Justage der Ver bindung zu den Y-Kopplern 8 und 28 überflüssig machen. The input optical waveguide have been 7 'and 27' indicated otherwise, since there is usually connectors are used, the binding of an adjustment of the Ver superfluous to the Y-couplers 8 and 28th

Ausgangsseitig umfaßt die Steuereinheit 60 die Ausgangs-Lichtwellenleiter 9, 19 , 29 und 39 sowie einen Empfangs-Lichtwellenleiter 65 , der zum Detektor 46 führt, bei dem es sich um eine Avalanche-Photodiode handeln kann. On the output side 60 comprises the control unit, the output optical waveguide 9, 19, 29 and 39 and a receiving optical waveguide 65, which leads to the detector 46, which may be an avalanche photodiode. Die damit aufgenommen Meßwerte werden in der Auswerteeinrichtung 40 direkt gewandelt und über einen Datenbus 66 vor zugsweise in einen Rechner zur weiteren Verarbeitung und Speicherung weitergeleitet. The thus measured values are recorded directly converted in the evaluation device 40 and forwarded via a data bus 66 before preferably in a computer for further processing and storage.

Die fünf Lichtwellenleiter 9, 19 , 29 , 39 und 65 werden über Steckkupplungen und einen Faserstrang 62 in eine LDA-Glasfasersonde 61 geleitet, in der diese Lichtwellenleiter in der zu Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Weise zur Durchführung des Kreuzstrahlverfahrens angeordnet werden. The five optical fibers 9, 19, 29, 39 and 65 are conducted via plug-in connectors, and a fiber strand 62 in a LDA-glass fiber probe 61, in which said optical fibers are arranged as shown to FIG. 1 and FIG. 2 example, for carrying out the cross-beam method. Dieses Modul enthält somit die für die Parallelisierung und Bünde lung des einfallenden Lichtes und die für die Sammlung des gestreuten Lichtes notwen digen Optiken, bei denen es sich zum einen insbesondere um sogenannte Stablinsen handeln kann, die auf die Faserenden direkt aufgesetzt werden können. Thus, this module contains for parallelization and frets development of the incident light and the notwen for the collection of scattered light ended optics, which may be for a particular so-called rod lenses that can be placed directly on the fiber ends. Mit dem Be zugszeichen 63 sind dann die einfallenden kollimierten und gestreuten Strahlen bezeich net, die einen Gegenstand oder ein Teilchen 64 treffen bzw. von diesem gestreut wer den. With the Be reference numbers 63 are then collimated incident and scattered beams designated net, which take an article or particles 64 and scattered by this who the.

Die Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit weiteren optische Elemente enthaltenden Modulen und Sonden zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in einer Dimension an verschie denen Orten. FIG. 4 shows a schematic block diagram of a fourth embodiment of the invention with further optical elements containing modules and probes for determining the speed of an object in one dimension at which various places. Diese sogenannte Mehrpunkt-Laser-Doppler-Anemometrie umfaßt meßseits zwei LDA-Glasfasersonden 61 und 71 , die an räumlich verschiedenen Orten ange ordnet sind. This so-called multi-point laser Doppler anemometry meßseits comprises two LDA fiber probes 61 and 71 which is at spatially different places are arranged. Der Vorteil der modularen Bauweise tritt klar hervor, da die Module 61 und 71 baugleich sind und somit beliebig austauschbar und zu verschiedenen Zwecken ein setzbar sind. The advantage of the modular design is clearly evident since the modules 61 and 71 are identical and therefore interchangeable and for different purposes are a settable. Die Faserstränge 72 und 73 sind an einer Steuereinheit 70 angeschaltet, die in Fig. 6 detailliert dargestellt ist. The fiber strands 72 and 73 are connected to a control unit 70 which is shown in detail in Fig. 6.

Die Fig. 6 zeigt das Modul 70 aus Fig. 4 mit wesentlichen optischen und elektrischen Elementen des vierten Ausführungsbeispiels zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Gegenstandes in einer Dimension an verschiedenen Orten. Fig. 6 shows the module 70 of Fig. 4 with essentially optical and electrical elements of the fourth embodiment for determining the speed of an object in one dimension in various places. Der optische Aufbau der Steuereinheit 70 ist im wesentlichen mit dem des Moduls 60 identisch. The optical construction of the control unit 70 is substantially identical with that of the module 60th

Die Ausgangs-Lichtwellenleiter 9 und 29 sind in dem Sinne gekreuzt, daß nun die beiden ersten Ausgangs-Lichtwellenleiter 9 und 29 zusammen mit dem Empfangs-Lichtwellen leiter 65 einen Drei-Fasern-Anschlußpunkt bilden. The output optical waveguides 9 and 29 are crossed in the sense that now the two first output optical waveguide 9 and 29, 65 form a three-fiber connection point with the receive lightwave conductor. Genauso bilden die Ausgangs-Licht wellenleiter 19 und 39 zusammen mit dem Empfangs-Lichtwellenleiter 75 einen zweiten solchen Anschlußpunkt. Similarly, the output optical waveguides 19 and 39 form together with the receiving optical waveguide 75, a second such connection point.

Jeder dieser Anschlußpunkte ist, wie im Zusammenhang mit der Fig. 4 erwähnt an eine LDA-Glasfasersonde 61 bzw. 71 angeschlossen, mit denen an verschiedenen Orten eine Geschwindigkeitskomponente von Teilchen 64 erfaßt wird. Each of these connection points, as mentioned in connection with Fig. 4 to a LDA-fiber optic probe 61 or 71 connected with which a velocity component of particles 64 is detected at various locations. Die Y-Koppler 8 und 28 be schalten nämlich in dem einen Schaltzustand das Modul 61 und in dem anderen Schalt zustand das Modul 71 mit dem Licht des Lasers 1 , so daß nacheinander die Empfangs- Lichtwellenleiter 65 und 75 das an dem einen bzw. an dem anderen Ort gestreute Licht aufnehmen und in ein Prisma 67 zur Zusammenführung der Empfangs-Lichtwellenleiter 65 und 75 leiten. The Y-couplers 8 and 28 be switch namely in the one switching state of the module 61 and in the other switching the module state 71 with the light from the laser 1 so that one after the receive optical waveguides 65 and 75 at the one or at the other location record scattered light and forward in a prism 67 for combining the reception optical waveguide 65 and 75 thereof. Das aus dem Prisma 67 austretende Licht wird auf den einzigen De tektor 46 geleitet, an dessen Ausgang im Zeitmultiplex das elektrische Signal des von ei nem Gegenstand oder Teilchen an verschiedenen Orten gestreuten Lichts bereit steht, in der Auswerteschaltung 40 oder nach der Wandlung in ein digitales Signal, z. The light exiting from the prism 67 the light is guided to the single De Tektor 46, the electrical signal of light scattered from egg nem object or particles at different locations light is available at the output in time division multiplex, digital in the evaluation circuit 40 or after conversion into a signal z. B. durch einen 4-Bit-Direktwandler über einen Bus 66 in einer Rechnereinheit weiterverarbeitet zu werden. B. to be processed further by a 4-bit direct conversion via a bus 66 in a computer unit. Neben einem Prisma 67 ist auch eine einfache die verschiedenen Empfangs- Lichtwellenleiter 65 und 75 bündelnde Einrichtung einsetzbar, die im einfachsten Falle aus einer auf den Detektor kollimierenden Linse bestehen kann. In addition to a prism 67, a simple, the various receive optical waveguides 65 and 75 converging device is used, which may consist of a collimating lens to the detector in the simplest case.

Die in den kompakteren Ausführungsbeispielen dargestellte Ausführungsform benutzt das rückwärts-gestreute Signal. The embodiment shown in the more compact embodiments uses the backward-scattered signal. Natürlich ist auch die Ausnützung der Vorwärtsstreuung mit leicht veränderten Modulen möglich, insbesondere kann auch der das Fluid umfassende Raum in ein Modul integriert werden. Of course, the utilization of forward scattering with slightly different modules is possible, especially the fluid space will be integrated into a module. Dabei ist, wie auch in den vorgestellten Ausführungsbeispielen wichtig, daß das Meßraumvolumen auf den Empfangs-Lichtwel lenleiter abgebildet wird, um eine hohe Empfindlichkeit der Apparatur zu erhalten. As well as in the presented embodiments, It is important that the Meßraumvolumen lenleiter is mapped to the receive Lichtwel to obtain a high sensitivity of the apparatus.

Natürlich wird eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art vorteilhafterweise ebenfalls akusto-optische Elemente wie Bragg-Zellen umfassen, um mit Hilfe eines Mischers das Vorzeichen der Geschwindigkeit des Teilchens sicher bestimmen zu können. Of course, a device of the type described above advantageously also acousto-optical elements as comprise Bragg cells to be able to reliably determine the sign of the velocity of the particle with the aid of a mixer. UU ist der Einsatz eines Raumfilters sinnvoll, um einen reineren Strahl zu erhalten. UU, the use of a spatial filter is useful to obtain a purer beam.

Claims (12)

  1. 1. Verfahren zur Erfassung mehrerer Geschwindigkeitskomponenten, insbesondere von Teilchen in Fluiden, bei dem 1. A method for detecting a plurality of velocity components, in particular of particles in fluids, in which
    • - ein Lichtstrahl in ein erstes Strahlenpaar, welches in einem in einer ersten Ebene ( 44 ) liegenden-Winkel zueinander in ein Meßvolumen eingeleitet wird, und in ein zweites Strahlenpaar zerlegt wird, welches in einem in einer zweiten Ebene ( 49 ) liegenden Winkel zueinander in das Meßvolumen eingeleitet wird, - a light beam into a first beam pair which is introduced in a in a first plane (44) lying angle to each other in a measuring volume, and is split into a second pair of beams, which angle lies in a in a second plane (49) to each other in the measurement volume is initiated,
    • - der Lichtstrahl in zeitlicher Folge im Wesentlichen in nur eines der beiden Strahlenpaare geleitet wird, - the light beam in a time sequence is directed substantially in only one of the two pairs of beams,
    • - über ein Detektorelement ( 46 ) die aus dem Meßvolumen tretende Strahlung erfaßt und über eine Steuer- und Auswerteschaltung ( 40 ) das Detektorsignal ( 47 ) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, - a detector element (46), the emerging from the measuring volume detects the radiation and a control and evaluation circuit (40) evaluates the detector signal (47), characterized in that
    • - daß mindestens ein - von der Steuer- und Auswerteschaltung ( 40 ) angesteuerter - Y-Koppler ( 8 , 28 ) den Lichtstrahl in zwei schnell umschaltbare Ausgangs-Lichtstrahlen ( 9 , 19 ; 29 , 39 ) aufteilt, wobei die Umschaltung jeweils nach Erfassung eines Meßwertes erfolgt und - that at least one - of the control and evaluation circuit (40) of driven - Y-coupler (8, 28) the light beam into two fast switchable output light beams (9, 19; 29, 39) divides, said switch in each case after detecting a measured value is carried out and
    • - daß die Licht-Meßstrahlen nahezu vollständig in Lichtwellenleitern ( 6 , 26; 7 , 27 ; 9 , 19 ; 29 , 39 ), wie Faseroptiken, geführt werden, um erst kurz vor dem Meßvolumen aus den Lichtwellenleitern ausgekoppelt zu werden. - that the light-measuring beams almost completely in light waveguides (6, 26; 7, 27; 9, 19; 29, 39), such as optical fibers, are guided to be coupled out of the optical waveguides until just before the measurement volume.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß GRIN-Linsen oder Kollimatorlinsen die Lichtstrahlen aus den Lichtwellenleitern ( 6 , 26 ; 7 , 27 ; 9 , 19 ; 29 , 39 ) auskoppeln, um eine parallele Ausrichtung der austretenden Strahlen zu erhalten. 2. The method according to claim 1, characterized in that the GRIN lenses or collimator lenses, the light beams from the light waveguides (6, 26; 7, 27; 9, 19; 29, 39) coupled out to obtain a parallel alignment of the emerging rays.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Taktsignals der Strahlumschaltung in der Größenordnung der Frequenz des vom Detektor ( 46 ) erhaltenen elektrischen Signals liegt. 3. A method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the frequency of the clock signal, the beam switching in the order of the frequency of the detector (46) is obtained electric signal.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Detektor ( 46 ) erhaltenen und einem der Strahlenpaare zuzuordnenden Signale abhängig von dem Taktsignal der Strahlumschaltung von einem Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal umgesetzt werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that allocated to signals obtained by the detector (46) and one of the pairs of beams to be implemented depending on the clock signal of the beam switching from an analog-to-digital converter into a digital signal.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that
    • (a) daß nur ein Y-Koppler ( 8 ) vorgesehen ist und (a) that only a Y-coupler (8) is provided and
    • (b) daß die beiden Strahlenpaare ( 9 , 29 ; 19 , 39 ) aus je einem Lichtstrahl eines umschaltbaren Lichtstrahlen-Paares und aus einem gemeinsamen Lichtstrahl ( 59 ) bestehen, wobei sich die beiden Ebenen ( 44, 49 ) in dem gemeinsamen Lichtstrahl ( 59 ) schneiden. (b) that the two pairs of beams (9, 29; 19, 39) of one light beam of a switchable light beams pair and from a common light beam (59), wherein the two planes (44, 49) (in the common light beam cut 59).
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Y-Koppler ( 8 , 28 ) mit mindestens zwei Ausgangs-Lichtwellenleitern ( 9 , 19 ; 29 , 39 ) vorgesehen sind, wobei die mindestens zwei durch die Ausgangs-Lichtstrahlen gebildeten Ebenen ( 44, 49 ) in einem beliebigen Winkel zueinander stehend in einem räumlichen Abstand voneinander angeordnet sind (Multipoint). 6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least two Y-coupler (8, 28) having at least two output optical waveguides (9, 19; 29, 39) are provided, wherein the at least two by the output -Lichtstrahlen planes formed (44, 49) are mutually arranged standing at any angle in a spatial distance from one another (multipoint).
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von den verschiedenen Orten zurückgetreute Licht über jeweils einen Empfangs- Lichtwellenleiter ( 65 , 75 ) und ein die Empfangs-Lichtwellenleiter zusammenführendes Element ( 67 ) auf den einzigen Detektor ( 46 ) abgebildet wird. 7. A method according to claim 6, characterized in that the zurückgetreute of the different locations is imaged via one reception optical waveguide (65, 75) and the receive optical fiber-combining element (67) to the single detector (46).
  8. 8. Vorrichtung zur Erfassung von Geschwindigkeiten, insbesondere von Teilchen- Geschwindigkeiten in Fluiden, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. An apparatus for detecting speeds, in particular of particle velocities in fluids for carrying out the method according to one of claims 1 to 7,
    • (a) mit einer kohärenten Lichtquelle ( 1 ), mit der ein Lichtstrahl ( 2 ) erzeugbar ist, (a) with a coherent light source (1), with which a light beam (2) is generated,
    • (b) mit einer strahlteilenden Anordnung ( 3, 8, 28 ), mit der der Lichtstrahl ( 2 ) in ein erstes Strahlenpaar ( 9 , 29 ) - welches in einem in einer ersten Ebene ( 44 ) liegenden Winkel zueinander in ein Meßvolumen ( 45 ) einleitbar ist - und in ein zweites Strahlenpaar ( 19 , 39 ) - welches in einem in einer zweiten Ebene ( 49 ) liegenden Winkel zueinander in das Meßvolumen ( 45 ) einleitbar ist - zerlegbar ist, (b) with a beam-splitting means (3, 8, 28), with which the light beam (2) into a first pair of beams (9, 29) - which angle lies in a in a first plane (44) to each other (in a measurement volume 45 ) can be introduced - and (in a second beam pair 19, 39) - which angle lies in a (in a second plane 49) to one another can be introduced into the measurement volume (45) - is separable,
    • (c) wobei die Anordnung ( 3 , 8 , 28 ) Strahlumschaltmittel ( 8 , 28 ) aufweist, mit denen der Lichtstrahl ( 2 ) in zeitlicher Folge im wesentlichen in nur eines der beiden Strahlenpaare ( 9 , 29 oder 19, 39 ) leitbar ist, (c) wherein the assembly (3, 8, 28) beam switching (8, 28) with which the light beam (2) substantially in time sequence in only one of the two pairs of beams (9, 29 or 19, 39) can be conducted .
    • (d) mit einem Detektorelement ( 46 ), mit dem die aus dem Meßvolumen ( 45 ) tretende Strahlung erfaßbar ist, und (d) having a detector element (46), which issue from the measurement volume (45) radiation is detected, and
    • (e) mit einer Steuer- und Auswerteschaltung ( 40 ), die mit dem Ausgang des Detektorelementes ( 46 ) verbunden ist und deren Steuerausgang mit den Steuereingangen der Strahlumschaltmittel ( 8 , 28 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, (e) with a control and evaluation circuit (40) which is connected to the output of the detector element (46) and whose control output is connected to the control inputs of the beam switching (8, 28), characterized in that
    • (f) daß die Strahlumschaltmittel ( 8 , 28 ) aus mindestens zwei Y-Kopplern ( 8 , 28 ) bestehen, wobei die aus einem Strahlteiler ( 3 ) der strahlteilenden Anordnung ( 3 , 8 , 28 ) heraustretenden Lichtstrahlen ( 4 , 24 ) in Eingangs-Lichtwellenleiter ( 7 , 27 ) eingekoppelt werden, (f) that the beam switching (8, 28) of at least two Y-couplers (8, 28), wherein from a beam splitter (3) of the beam-splitting means (3, 8, 28) emergent light beams (4, 24) in input optical waveguide (7, 27) are coupled,
    • (g) daß jeder der Eingangs-Lichtwellenleiter ( 7 , 27 ) durch einen der Y-Koppler ( 8 , 28 ) in zwei Ausgangs-Lichtwellenleiter ( 9 , 29 und 19 , 39 ) aufgeteilt wird, wobei die Ausgangs- Lichtwellenleiter ( 9 , 19 , 29 , 39 ) derart angeordnet sind, daß ein dem ersten Y-Koppler ( 8 ) zugeordneter Ausgangs-Lichtwellenleiter ( 9 bzw. 19 ) und ein dem zweiten V-Koppler ( 28 ) zugeordneter Ausgangs-Lichtwellenleiter ( 29 bzw. 39 ) in einer Ebene ( 44, 49 ) angeordnet sind, (g) that each of the input optical waveguide (7, 27) through one of the Y-coupler (8, 28) into two output optical waveguides (9, 29 and 19, 39) is divided, wherein the output optical waveguides (9, 19, 29, 39) are arranged such that a (first Y-coupler 8) associated output optical waveguide (9 or 19) and one (the second V-coupler 28) associated output optical waveguide (29 or 39) in a plane (44, 49) are arranged,
    • (h) daß ein Steuersignal der Steuerelektronik ( 40 ) eine Strahlumschaltung des in jeden der Y-Koppler ( 8 , 28 ) eintretenden Lichtstrahl ( 4 , 24 ) auf jeweils nur einen der diesem zugeordneten Ausgangs- Lichtwellenleiter ( 9 oder 19 ; 19 oder 39 ) vornimmt. (h) a control signal of the control electronics (40), a beam switching of in each of the Y-coupler (8, 28) entering light beam (4, 24) in each case only one of this associated output optical waveguide (9 or 19; 19 or 39 ) performs.
  9. 9. Vorrichtung zur Erfassung von Geschwindigkeiten - insbesondere von Teilchengeschwindigkeiten - in fluiden zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 9. The device for detecting speeds - particularly of particle velocities - in fluids for carrying out the method according to one of claims 1 to 7,
    • (a) mit einer kohärenten Lichtquelle ( 1 ), mit welcher ein Lichtstrahl ( 2 ) erzeugbar ist; with which a light beam (2) can be generated (a) with a coherent light source (1);
    • (b) mit einer Strahlteileranordnung ( 3 , 8 , 28 ), die den kohärenten Lichtstrahl ( 2 ) in ein erstes Strahlenpaar ( 9 , 19 ) und einen zweiten Strahl ( 59 ) aufteilt, wobei das erste Strahlenpaar ( 9 , 19 ) in einer Ebene ( 44 ) liegt und mit dem zweiten Strahl ( 59 ) in einem Meßvolumen ( 45 ) zum Schnitt gebracht wird; (b) with a beam splitter assembly (3, 8, 28) that the coherent light beam (2) into a first pair of beams (9, 19) and a second beam (59) divides, said first pair of beams (9, 19) in a is plane (44) and with the second beam (59) in a measuring volume (45) brought to the intersection;
    • (c) mit einem Detektorelement ( 46 ), mit dem die austretende Strahlung erfaßbar ist; (c) a detector element (46) by which the emerging radiation is detected;
    • (d) mit einer Steuer- und Auswerteschaltung ( 40 ), die mit dem Ausgang des Detektors ( 46 ) verbunden ist und deren Steuerausgänge mit der strahlteilenden Anordnung ( 3, 8 , 28 ) verbunden sind; (d) having a control and evaluation circuit (40) which is connected to the output of the detector (46) and its control outputs to the beam-splitting means (3, 8, 28) are connected; dadurch gekennzeichnet, characterized,
    • (e) daß die strahlteilende Anordnung ( 3, 8, 28 ) einen Eingangs-Strahlteiler ( 3 ) und einen diesem nachgeschalteten Y-Koppler ( 8 ) aufweist; (e) that the beam-splitting means (3, 8, 28) has an input beam splitter (3) and followed by an Y-coupler (8);
    • (f) daß eine Strahlumschaltung ( 9 ; 19 ) im Y-Koppler ( 8 ) von der Steuerelektronik ( 40 ) mit einem Steuersignal veranlaßt wird und sich jeweils einer ( 9; 19 ) der umgeschalteten Strahlen ( 9 , 19 ) mit dem zweiten Strahl ( 59 ) im Meßvolumen ( 45 ) schneidet; (f) that a beam switching (9; 19) in the Y-coupler (8) of the control electronics (40) is made with a control signal and a respective one (9; 19) the shifted beams (9, 19) with the second beam (59) intersect in the measuring volume (45);
    • (g) daß nach dem Eingangs-Strahlteiler ( 3 ) bis vor dem Meßvolumen ( 45 ) die Strahlen in Lichtwellenleitern geführt sind. (g) that after the input beam splitter (3) until the measuring volume (45) the beams are conducted in optical waveguides.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder in beiden Strahlengangen ( 4 , 24 ) frequenzverschiebende akusto-optische Elemente angeordnet sind. 10. The apparatus of claim 8 or 9, characterized in that in one or two beams Come (4, 24) frequency-shifting acousto-optical elements are arranged.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorelement ( 46 ) mit einem schnellen Analog-Digital-Wandler - insbesondere mit vorgeschalteter Sample/Hold-Schaltung - verbunden ist, mit dem das erhaltene Signal in Direktwandlung weiterverarbeitet ist. 11. The apparatus of claim 8 or 9, characterized in that the detector element (46) having a fast analog-digital converter - in particular with upstream sample / hold circuit - is connected, with which the signal received is further processed in a direct conversion.
  12. 12. Elektro-optisches Modul ( 60 , 70 ) für eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 12. An electro-optic module (60, 70) for a device according to claims 8 to 11 for carrying out the method according to any one of claims 1 to 7,
    • (a) mit eingangsseitigen Anschlüssen für Eingangs- Lichtwellenleiter ( 7 , 27 ), die an Y- Koppler ( 8 , 28 ) anschließbar sind; (a) having input-side terminals for input optical waveguide (7, 27) which are connected to Y-coupler (8, 28);
    • (b) mit einem ausgangsseitigen Anschluß, an dem drei oder vier Ausgangs-Lichtwellenleiter ( 9 , 19 , 29 , 39 ; 9 , 19 , 59 ) herausführbar und ein Empfangs-Lichtwellenleiter ( 65 ) anschließbar sind; (b) with an output-side terminal at which three or four output optical waveguide (9, 19, 29, 39; 9, 19, 59) are connected can be guided out, and a receiving optical waveguide (65);
    • (c) mit einem Detektorelement ( 46 ), auf den das vom Empfangs-Lichtwellenleiter ( 65 , 75 ) geführte Licht abbildbar ist und (c) a detector element (46) to which the reception from the optical waveguide (65, 75) guided light can be imaged and
    • (d) mit einer Auswerteschaltung ( 40 ) zum Verarbeiten des vom Detektor ( 46 ) aufgenommenen Signals und Ansteuern der Y-Koppler ( 8 , 28 ). (d) an evaluation circuit (40) for processing the captured by the detector (46) signal and driving the Y-coupler (8, 28).
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