KR101836674B1 - Muti­axis laser Doppler velocimeter for fluid velocity visualization - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계, 속도측정방법 및 시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는 레이저 도플러 속도계에 있어서, 하우징; 각각이 동일한 제1특정파장의 레이저를 생성하는 한 쌍의 제1레이저 다이오드; 각각이 동일한 제2특정파장의 레이저를 생성하는 한 쌍의 제2레이저 다이오드; 각각의 제1레이저 다이오드와 제2레이저 다이오드의 끝단과 상기 하우징의 후단의 장착단 사이에 구비되는 레이저파이버; 상기 하우징 전단에 구비되어, 상기 한 쌍의 제1레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저를 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하고, 상기 한 쌍의 제2레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저를 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 집속렌즈; 상기 제1특정파장을 갖는 레이저에 의한 제1산란광과 상기 제2특정파장을 갖는 레이저에 의한 제2산란광을 입력받아 집적하는 수광렌즈; 및 집적된 제1산란광과 제2산란광을 검출하는 디텍터; 상기 디텍터의 제1검출기에서 검출된 제1산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제1방향의 속도를 분석하고, 제2검출기에서 제2산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제2방향의 속도를 분석하는 신호분석기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계 및 분석시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a multiaxial laser Doppler velocimeter, velocity measurement method and system for fluid flow visualization. And more particularly, to a laser Doppler velocimeter, comprising: a housing; A pair of first laser diodes each generating a laser of the same first specific wavelength; A pair of second laser diodes each generating a laser of the same second specific wavelength; A laser fiber provided between an end of each of the first laser diode and the second laser diode and a mounting end of the rear end of the housing; And a laser diode disposed at a front end of the housing to focus the laser oscillated in each of the pair of first laser diodes to a front side to output a flux at a point to be measured to form a focus, A condensing lens for converging the oscillated laser to the front side and outputting it to a point where a flow velocity is to be measured to form a focus; A light receiving lens for receiving and accumulating first scattered light by the laser having the first specific wavelength and second scattered light by the laser having the second specific wavelength; And a detector for detecting the first scattered light and the second scattered light integrated; Analyzing the waveform of the first scattered light detected by the first detector of the detector to analyze the velocity of the fluid in the first direction and analyzing the waveform of the second scattered light by the second detector to determine the velocity of the fluid in the second direction Axis laser Doppler velocimeter and analysis system for fluid flow visualization.

Description

유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계, 속도측정방법 및 시스템{Muti­axis laser Doppler velocimeter for fluid velocity visualization}[0001] The present invention relates to a multiaxis laser Doppler velocimeter, a velocity measurement method and a system for visualizing fluid velocity,

본 발명은 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계, 속도측정방법 및 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a multiaxial laser Doppler velocimeter, velocity measurement method and system for fluid flow visualization.

근래에 광학적 측정기법의 발달로 도플러 효과를 이용한 유속측정장치인 LDV(Laser Doppler Velocimeter) 시스템이 유동장의 유속측정에 광범위하게 사용되게 되었다.In recent years, the development of optical measurement techniques has led to the widely used Laser Doppler Velocimeter (LDV) system, which measures the flow velocity using Doppler effect, in the flow field.

유속을 측정하기 위한 일반적 측정방법으로는, 집속렌즈가 장착된 프루브를 가시창이 장착된 유동장 외부 측정위치에 초점이 형성되도록 설치하고, 레이저를 주사하여 유동입자의 산란광을 검출해 냄으로써 유속을 측정한다. As a general measurement method for measuring the flow velocity, a probe equipped with a focusing lens is installed so that a focus is formed at a measurement position outside the flow field equipped with a visible window, and a laser is scanned to measure scattered light of the flowing particles to measure the flow velocity .

측정점을 이동하기 위해서는, 프루브를 이송장치 등을 이용하여 기계적으로 이동시킨다. 이와 같이 측정점 위치에 따라 프루브를 이송하는 것은 집속렌즈의 초점거리가 고정적이기 때문이다.To move the measuring point, the probe is mechanically moved using a transfer device or the like. The reason why the probe is moved in accordance with the position of the measurement point is that the focusing distance of the focusing lens is fixed.

한편, 유동측정에 있어 유동장 내 구조물의 경계층 영역에서의 유속정보는 공학적으로 매우 중요하다. 도 1은 유동장 내 구조물의 표면에서 나타나는 경계층의 속도 구배를 도시한 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 구조물 표면(1)에서 일정 영역까지는 표면의 전단 마찰력의 영향을 받아서, 속도 구배(U(y))를 갖는 경계층이 존재한다. 경계층 내(3)에서는 구조물과의 전단 마찰력에 의하여 구조물에 가까워질수록 점차 속도가 감소하여 구조물 표면(1)에서는 유속이 “0”가 된다. 표면에서 일정 영역(3) 이상 떨어진 위치에서는 표면의 전단력의 영향이 미미하여, 유속(U0)이 동일한 영역이 존재한다. 특히 경계저층(2) 영역에서는 속도구배가 선형적이며 Newtonian 유체의 경우 구조물의 표면전단응력이 속도구배에 선형적으로 비례하는 것으로 알려져 있다. 따라서 경계층 내 y 방향의 정확한 유동 측정은 구조물 주변의 유속분포뿐만 아니라 표면전단응력의 정보획득에 매우 중요하다.On the other hand, in the flow measurement, the flow velocity information in the boundary layer region of the flow field structure is very important in engineering. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing the velocity gradient of a boundary layer appearing on the surface of a structure in a flow field. FIG. As shown, there exists a boundary layer having a velocity gradient U (y), which is affected by the shear frictional force of the surface up to a certain region on the surface 1 of the structure. In the boundary layer (3), the velocity decreases gradually as the shear frictional force with the structure becomes closer to the structure, and the flow velocity becomes "0" at the surface (1) of the structure. There is a region having the same flow velocity U 0 because the influence of the shearing force of the surface is small at a position away from the surface region 3 or more from the surface. It is known that the velocity gradient is linear in the boundary bottom layer (2) region and the surface shear stress of the structure in Newtonian fluid is linearly proportional to the velocity gradient. Therefore, the accurate flow measurement in the y direction in the boundary layer is very important for information on the surface shear stress as well as the flow velocity distribution around the structure.

이러한 경계층은 구조물 표면에 인접한 영역으로 표면 전단응력 등은 표면 1 mm 이내에서 다수개의 측정점을 확보해야 할 경우도 있으므로 정교한 분해능을 갖는 LDV 시스템이 요구되므로 기존의 일반적인 LDV 시스템이나 이를 이용한 측정방법으로는 한계가 있다.Since the boundary layer is adjacent to the surface of the structure and the surface shear stress and the like are required to secure a plurality of measurement points within 1 mm of the surface, a LDV system having a fine resolution is required. Therefore, the conventional LDV system or a measurement method using the LDV system There is a limit.

최근에는 위 용도에 적합한 소형 LDV 시스템이 개발되어 점차 사용이 확대되고 있다. 일 예로 미국의 MSE사에서는 반도체 레이저를 사용하여 프루브를 소형화함으로써 미니 LDV를 개발하여 경계층 유동측정에 사용되고 있다. 또한 이보다 더 표면에 근접하여 구조물 표면 전단응력을 측정하기 위하여 구조물 표면에 일체형으로 장착하는 전단응력 전용 측정장치도 개발하였다. 이들 측정장치들은 레이저 집속렌즈의 초점거리가 고정형이므로 미니 LDV의 경우에 여전히 기계적 이송장치를 사용하여야 하며, 표면 일체형의 소형 센서형으로 할 경우 측정위치는 고정적일 수 밖에 없다.Recently, a compact LDV system suitable for the above applications has been developed and is gradually being used. For example, in the US, MSE has developed a mini LDV by using a semiconductor laser to miniaturize the probe, which is used to measure the boundary layer flow. In order to measure the surface shear stress of the structure closer to the surface, a measuring device dedicated to shear stress was also developed which is mounted integrally on the surface of the structure. Since the focal length of the laser focusing lens is fixed, the mechanical transporting device should still be used for mini LDV, and the measurement position is fixed when the sensor is of small size.

도 2는 이러한 LDV의 일반 예로서 특히 집속렌즈의 초점거리가 길지 않은 경우 저출력의 소형 다이오드 레이저를 일체화한 소형 LDV 프루브의 개념도를 나타낸 것이다. 작동원리를 살펴보면, 유동장의 측정위치에 조준된 LDV 프루브(4)에 레이저 발생을 위한 동력(5)이 공급되면 다이오드 광생성 유닛(6)에서 레이저가 발생하고 이는 분광 유닛(7)과 반사경(8)에 의하여 평행광으로 양분되어 집속렌즈(41)로 전달된다. 집속렌즈에 의하여 측정점(a) 즉, 초점거리(y)에 집속된 레이저는 프린지(fringe)를 형성하며 이 영역을 지나는 부유입자(b)들은 레이저 광을 산란시킨다.FIG. 2 is a conceptual diagram of a compact LDV probe, which is a typical example of such an LDV and integrates a small-output small-sized diode laser, particularly when the focal length of the focusing lens is not long. When the power 5 for generating laser is supplied to the LDV probe 4 aimed at the measurement position of the flow field, a laser is generated in the diode light generating unit 6, which is transmitted to the spectral unit 7 and the reflector 8 to be transmitted to the focusing lens 41. [ A laser focused at a measurement point a, that is, a focal distance y, forms a fringe by the focusing lens, and the suspended particles b passing through this area scatter the laser light.

이 산란광은 부유입자의 속도에 상당하는 주파수 변이(도플러 효과)를 일으키며 이 산란광의 일부가 되돌아 와 프루브 내의 수광렌즈(42)에 의하여 집속된다. 집속된 광신호는 광케이블(43)을 통하여 주파수 분석기로 전송된다. 주피수 분석기로부터 도플러 주파수를 검출함으로써 부유입자 즉, 측정점에서의 유속을 알아 낼 수 있는 것이다.This scattered light causes a frequency variation (Doppler effect) corresponding to the velocity of the suspended particles, and part of the scattered light returns and is focused by the light receiving lens 42 in the probe. The focused optical signal is transmitted to the frequency analyzer through the optical cable 43. By detecting the Doppler frequency from the jukebox analyzer, it is possible to detect the floating particles, that is, the flow rate at the measuring point.

그러나 이러한 종래 LDV 속도계는 하나의 프루브로 하나의 초점 영역에서 특정 일방향으로의 유속만을 측정하게 된다. 다른 측정점에서의 부유입자의 속도를 측정하거나, 부유입자의 또 다른 방향으로의 유속을 측정하기 위해서는 별도의 기계적 이동수단에 의해 각도, 거리를 변형해야 한다. 이에 따라 장치의 부피가 커지고 이송에 있어 신속, 정확한 구동에 제한이 따르는 문제점이 있다. However, such a conventional LDV speedometer measures only one specific direction of flow from one focus area to one probe. In order to measure the velocity of suspended particles at different measurement points or to measure the flow rate of suspended particles in another direction, the angles and distances must be modified by separate mechanical moving means. As a result, the volume of the apparatus becomes large, and there is a problem in fast and precise driving in transportation.

한국 공개특허 제2008-0085741호Korean Patent Publication No. 2008-0085741 한국 공개특허 제1996-0008447호Korean Patent Publication No. 1996-0008447 한국 등록특허 제1282494호Korea Patent No. 1282494

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 하나의 레이저 도플러 속도계를 통해 다축 방향으로의 유체 속도를 동시에 측정, 분석할 수 있는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계, 속도측정방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a laser Doppler velocimeter capable of simultaneously measuring and analyzing a fluid velocity in a multi- And more particularly, to a multi-axis laser Doppler velocimeter, a velocity measurement method, and a system for visualization.

또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 다수의 서로 다른 파장을 갖는 레이저에 의해 산란된 각각의 다수 산란광의 중심파장을 검출하고, 다수의 검출기 사이에 배경신호제거부를 구비하여 잡음을 감소시킬 수 있는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계, 속도측정방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, a center wavelength of each of a plurality of scattered light scattered by a laser having a plurality of different wavelengths is detected, and a background signal canceller is provided between a plurality of detectors, And more particularly, to a multiaxial laser Doppler velocimeter, velocity measurement method, and system for fluid flow visualization.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.

본 발명의 제1목적은, 레이저 도플러 속도계에 있어서, 하우징; 각각이 동일한 특정파장의 레이저빔을 생성하는 한 쌍의 레이저 다이오드; 각각의 레이저 다이오드의 끝단과 상기 하우징의 후단의 장착단 사이에 구비되는 레이저파이버; 상기 하우징 전단에 구비되어, 상기 레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저빔을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 집속렌즈; 상기 초점이 형성된 레이저빔의 산란광을 입력받아 집적하는 수광렌즈; 및 집적된 산란광을 검출하는 디텍터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is, in a laser Doppler velocimeter, comprising: a housing; A pair of laser diodes each generating a laser beam of the same specific wavelength; A laser fiber provided between an end of each laser diode and a mounting end of a rear end of the housing; A converging lens provided at a front end of the housing for converging a laser beam oscillated in each of the laser diodes to a front side and outputting the laser beam to a point where a flow velocity is to be measured to form a focus; A light receiving lens for receiving and accumulating scattered light of the focused laser beam; And a detector for detecting integrated scattered light. The multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization can be achieved.

그리고, 상기 디텍터는, 상기 산란광을 검출하는 검출기와, 상기 산란광 일부를 흡수하여 잡음을 저감시키기 위한 배경신호제거부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The detector may include a detector for detecting the scattered light and a background signal removing unit for absorbing a part of the scattered light to reduce noise.

본 발명의 제2목적은, 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 레이저 도플러 속도계; 및 상기 속도계의 디텍터에서 검출된 산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 속도를 분석하는 신호분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a fluid velocity analysis system using a laser Doppler velocimeter, comprising: a laser Doppler velocimeter according to the first object; And a signal analyzer for analyzing the velocity of the fluid by analyzing the waveform of the scattered light detected by the detector of the speedometer. The fluid velocity analyzing system using the multiaxial laser Doppler velocimeter for fluid visualization .

본 발명의 제3목적은, 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체 속도 측정방법에 있어서, 한 쌍의 레이저 다이오드 각각에서 동일한 특정파장의 레이저빔이 발진되는 단계; 각각의 레이저 다이오드의 끝단과 하우징의 후단의 장착단 사이에 구비된 레이저파이버를 통해 한 쌍의 레이저빔이 집속렌즈 측으로 주사되는 단계; 상기 하우징 전단에 구비된 집속렌즈에 의해, 상기 레이저 다이오드 각각에서 발진된 레이저빔을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 단계; 상기 초점이 형성된 레이저빔의 산란광을 수광렌즈가 입력받아 집적하는 단계; 디텍터가 집적된 산란광을 검출하는 단계; 및 신호분석기가 상기 디텍터에서 검출된 산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 속도를 측정, 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체유속 측정방법으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide a method of measuring a fluid velocity using a laser Doppler velocimeter, comprising the steps of: oscillating a laser beam of the same specific wavelength in each of a pair of laser diodes; Scanning a pair of laser beams to a focusing lens through a laser fiber provided between an end of each laser diode and a mounting end of a rear end of the housing; Focusing the laser beam oscillated in each of the laser diodes to a front side by a focusing lens provided at a front end of the housing and outputting the focused laser beam to a point where a flow velocity is to be measured to form a focus; Receiving the scattered light of the laser beam focused by the light receiving lens; Detecting scattered light integrated in the detector; And analyzing the waveform of the scattered light detected by the detector to measure and analyze the velocity of the fluid. The fluid velocity measuring method using the multi-axis laser Doppler velocimeter may be achieved.

그리고, 상기 검출하는 단계는, 검출기가 상기 산란광을 검출하고, 배경신호제거부에 서 상기 산란광 일부를 흡수하여 잡음을 저감시키는 것을 특징으로 할 수 있다. The detecting step may be characterized in that the detector detects the scattered light and absorbs a part of the scattered light by the background signal removing unit to reduce noise.

본 발명의 제4목적은, 레이저 도플러 속도계에 있어서, 하우징; 각각이 동일한 제1특정파장의 제1레이저빔를 생성하는 한 쌍의 제1레이저 다이오드; 각각이 동일한 제2특정파장의 제2레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제2레이저 다이오드; 각각의 제1레이저 다이오드와 상기 하우징 후단의 장착단 사이, 및 제2레이저 다이오드의 끝단과 상기 하우징의 후단의 장착단 사이 각각에 구비되는 레이저파이버; 상기 하우징 전단에 구비되어, 한 쌍의 제1레이저빔을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하고, 상기 한 쌍의 제2레이저빔을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 집속렌즈; 상기 한 쌍의 제1레이저빔에 의한 제1산란광과 상기 한 쌍의 제2레이저빔에 의한 제2산란광을 입력받아 집적하는 수광렌즈; 및 집적된 제1산란광과 제2산란광을 검출하는 디텍터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계로서 달성될 수 있다. A fourth object of the present invention is a laser Doppler velocimeter, comprising: a housing; A pair of first laser diodes each generating a first laser beam of the same first specific wavelength; A pair of second laser diodes each generating a second laser beam of the same second specific wavelength; A laser fiber provided between each of the first laser diode and the mounting end of the housing rear end, and between the mounting end of the rear end of the housing and the end of the second laser diode; A pair of first laser beams are converged to the front side and output to a point where the flow velocity is to be measured to form a focus, and the pair of second laser beams are converged to the front side to measure the flow velocity A focus lens for outputting a focus to a desired point to form a focus; A light receiving lens for receiving and accumulating first scattered light by the pair of first laser beams and second scattered light by the pair of second laser beams; And a detector for detecting the accumulated first scattered light and the second scattered light. The multi-axial laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization can be achieved.

그리고, 상기 디텍터는, 상기 제1산란광을 검출하는 제1검출기와, 상기 제2산란광을 검출하는 제2검출기와, 상기 제1검출기와 상기 제2검출기 사이에 구비되어, 제1, 제2산란광 일부를 흡수하여 잡음을 저감시키기 위한 배경신호제거부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The detector includes a first detector that detects the first scattered light, a second detector that detects the second scattered light, and a second detector that is provided between the first detector and the second detector, And a background signal removing unit for reducing a noise by absorbing a part of the background noise.

또한, 상기 제1검출기는 상기 제1산란광의 중심파장을 검출하고, 상기 제2검출기는 상기 제2산란광의 중심파장을 검출하는 것을 특징으로 할 수 있다. The first detector may detect the center wavelength of the first scattered light, and the second detector may detect the center wavelength of the second scattered light.

그리고, 각각이 동일한 제3특정파장의 제3레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제3레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하는 제3검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. A pair of third laser diodes, each of which generates a third laser beam having the same third specific wavelength; and a third detector, which detects the center wavelength of the third scattered light by the pair of third laser beams, And further comprising:

그리고, 각각이 동일한 제4특정파장의 제4레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제4레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제4레이저빔에 의한 제4산란광의 중심파장을 검출하는 제4검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. A pair of fourth laser diodes, each of which generates a fourth laser beam having the same fourth specific wavelength, and a fourth detector for detecting the center wavelength of the fourth scattered light by the pair of fourth laser beams, And further comprising:

본 발명의 제5목적은, 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템에 있어서, 앞서 언급한 제4목적에 따른 레이저 도플러 속도계; 및 상기 속도계의 디텍터의 제1검출기에서 검출된 제1산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제1방향의 속도를 분석하고, 제2검출기에서 제2산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제2방향의 속도를 분석하는 신호분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템으로서 달성될 수 있다. A fifth object of the present invention is to provide a fluid velocity analysis system using a laser Doppler velocimeter, comprising: a laser Doppler velocimeter according to the fourth object; And analyzing the waveform of the first scattered light detected by the first detector of the speedometer to analyze the velocity of the fluid in the first direction and analyzing the waveform of the second scattered light by the second detector, And a signal analyzer for analyzing the velocity of the fluid. The fluid velocity analysis system using the multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization can be achieved.

그리고, 각각이 동일한 제3특정파장을 갖는 제3레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제3레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하는 제3검출기를 포함하고, 상기 신호분석기는 상기 디텍터의 제3검출기에서 검출된 제3산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제3방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다. A pair of third laser diodes each for generating a third laser beam having the same third specific wavelength; and a third laser diode for detecting the center wavelength of the third scattered light by the pair of third laser beams, And the signal analyzer analyzes the waveform of the third scattered light detected by the third detector of the detector to analyze the velocity of the fluid in the third direction.

또한, 각각이 동일한 제4특정파장을 갖는 제4레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제4레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제4레이저빔에 의한 제4산란광의 중심파장을 검출하는 제4검출기를 포함하고, 상기 신호분석기는 상기 디텍터의 제4검출기에서 검출된 제4산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제4방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다. A pair of fourth laser diodes for generating a fourth laser beam each having the same fourth specific wavelength; and a fourth laser diode for detecting the center wavelength of the fourth scattered light by the pair of fourth laser beams, And the signal analyzer analyzes the waveform of the fourth scattered light detected by the fourth detector of the detector to analyze the velocity of the fluid in the fourth direction.

본 발명의 제6목적은, 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체 속도 측정방법에 있어서, 한 쌍의 제1레이저 다이오드 각각에서 동일한 제1특정파장의 제1레이저빔이 발진되고, 한 쌍의 제2레이저 다이오드 각각에서 동일한 제2특정파장의 제2레이저빔이 발진되는 단계; 각각의 제1레이저 다이오드와 하우징의 후단의 장착단 사이, 및 제2레이저 다이오드의 끝단과 하우징의 후단의 장착단 사이 각각에 구비된 레이저파이버를 통해 한 쌍의 제1레이저빔과 한 쌍의 제2레이저빔이 집속렌즈 측으로 주사되는 단계; 상기 하우징 전단에 구비된 집속렌즈에 의해, 상기 한 쌍의 제1레이저빔과, 상기 한 쌍의 제2레이저빔 각각을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 단계; 상기 초점이 형성된 한 쌍의 제1레이저빔에 의한 제1산란광과 상기 한 쌍의 제2레이저빔에 의한 제2산란광을 수광렌즈가 입력받아 집적하는 단계; 디텍터의 제1검출기가 집적된 제1산란광의 중심파장을 검출하고, 제2검출기가 집적된 제2산란광의 중심파장을 검출하는 단계; 및 신호분석기가 상기 제1검출기에서 검출된 제1산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제1방향의 속도를 분석하고, 제2검출기에서 제2산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제2방향의 속도를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체유속 측정방법으로서 달성될 수 있다. A sixth object of the present invention is to provide a method of measuring a fluid velocity using a laser Doppler velocimeter in which a first laser beam of the same first specific wavelength is oscillated in each of a pair of first laser diodes, Oscillating a second laser beam of the same second specific wavelength in each; A pair of first laser beams and a pair of second laser beams are provided through laser fibers provided between the respective first laser diodes and the mounting ends of the rear ends of the housing and between the mounting ends of the second laser diode and the rear end of the housing, 2 scanning the laser beam to the focusing lens side; A step of converging the pair of first laser beams and the pair of second laser beams to a front side by a focusing lens provided at a front end of the housing to output the focused laser beams to a point where a flow velocity is to be measured to form a focus ; Receiving the first scattered light by the pair of first focused laser beams and the second scattered light by the pair of focused laser beams on the receiving lens; The first detector of the detector detects the central wavelength of the integrated first scattered light and the second detector detects the central wavelength of the integrated second scattered light; And the signal analyzer analyzes the waveform of the first scattered light detected by the first detector to analyze the velocity of the fluid in the first direction and analyzes the waveform of the second scattered light at the second detector, And measuring the velocity of the fluid, wherein the velocity of the fluid is measured using the multiaxial laser Doppler velocimeter.

그리고, 상기 레이저가 발진되는 단계에서, 한 쌍의 제3레이저 다이오드 각각에서 동일한 제3특정파장의 제3레이저빔이 발진되고, 상기 검출하는 단계에서, 제3검출기가 한 쌍의 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하고, 상기 분석하는 단계에서, 상기 신호분석기는 상기 제3검출기에서 검출된 제3산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제3방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다. And, in the step of oscillating the laser, a third laser beam of the same third specific wavelength is oscillated in each of the pair of third laser diodes, and in the detecting step, the third detector transmits a pair of third laser beams The signal analyzer analyzes the waveform of the third scattered light detected by the third detector and analyzes the velocity of the fluid in the third direction, .

또한, 상기 레이저가 발진되는 단계에서, 한 쌍의 제4레이저 다이오드 각각에서 동일한 제4특정파장을 갖는 제4레이저빔이 발진되고, 상기 검출하는 단계에서, 제4검출기가 한 쌍의 제4레이저빔에 의한 제4산란광의 중심파장을 검출하고, 상기 분석하는 단계에서, 상기 신호분석기는 상기 제4검출기에서 검출된 제4산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제4방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다. Further, in the step of oscillating the laser, a fourth laser beam having the same fourth specific wavelength is oscillated in each of the pair of fourth laser diodes, and in the detecting step, the fourth detector is connected to the pair of fourth laser Wherein the signal analyzer analyzes the waveform of the fourth scattered light detected by the fourth detector and analyzes the velocity of the fluid in the fourth direction by detecting the central wavelength of the fourth scattered light by the beam, .

본 발명의 일실시예에 따르면, 하나의 레이저 도플러 속도계를 통해 다축 방향으로의 유체 속도를 동시에 측정, 분석할 수 있는 효과를 갖는다. According to the embodiment of the present invention, the fluid velocity in the direction of the multi-axis can be simultaneously measured and analyzed through one laser Doppler velocimeter.

또한, 본 발명의 일실시예 따르면, 다수의 서로 다른 파장을 갖는 레이저에 의해 산란된 각각의 다수 산란광의 중심파장을 검출하고, 다수의 검출기 사이에 배경신호제거부를 구비하여 잡음을 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.According to an embodiment of the present invention, a center wavelength of each of a plurality of scattered light scattered by a laser having a plurality of different wavelengths is detected, and a background signal canceller is provided between a plurality of detectors, Effect.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 유동장 내 구조물 표면 경계층에서의 유속분포 개략도,
도 2는 종래 LDV 시스템의 개략도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계의 구성을 나타낸 모식도,
도 4는 도 3에서 측정영역인 A부분의 확대도,
도 5는 산란광의 시간에 따른 파형신호 그래프,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계의 부분 전방사시도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계의 부분 후방사시도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계의 부분 평면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계의 부분 정면도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계의 부분 후면도,
도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 제1검출기, 제2검출기, 2개의 배경신호제거부를 갖는 디텍터의 정면도,
도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 제1검출기, 제2검출기, 제3검출기 3개의 배경신호제거부를 갖는 디텍터의 정면도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 제1방향의 속도를 측정하기 위한 제1특정파장을 갖는 레이저다이오드가 조사된 측정영역의 모식도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 제2방향의 속도를 측정하기 위한 제2특정파장을 갖는 레이저다이오드가 조사된 측정영역의 모식도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 제3방향의 속도를 측정하기 위한 제3특정파장을 갖는 레이저다이오드가 조사된 측정영역의 모식도를 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic flow diagram of a flow velocity distribution in a surface boundary layer of a structure in a flow field,
2 is a schematic diagram of a conventional LDV system
3 is a schematic diagram showing the configuration of a multiaxial laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 is an enlarged view of a portion A as a measurement region in Fig. 3,
FIG. 5 is a graph showing waveform signals according to time of scattered light,
6 is a partial forward perspective view of a multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention,
Figure 7 is a partial rear perspective view of a multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention,
8 is a partial plan view of a multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention,
9 is a partial front view of a multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention;
Figure 10 is a partial back view of a multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention;
11A is a front view of a detector having a first detector, a second detector, two background signal cancellers according to an embodiment of the present invention,
FIG. 11B is a front view of a detector having three background signal cancellers according to an embodiment of the present invention, a first detector, a second detector, a third detector,
12 is a schematic diagram of a measurement area irradiated with a laser diode having a first specific wavelength for measuring a velocity in a first direction according to an embodiment of the present invention;
13 is a schematic diagram of a measurement area irradiated with a laser diode having a second specific wavelength for measuring a velocity in a second direction according to an embodiment of the present invention;
14 is a schematic diagram of a measurement area irradiated with a laser diode having a third specific wavelength for measuring the velocity in the third direction according to an embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is on another element, it means that it can be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Also in the figures, the thickness of the components is exaggerated for an effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views that are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are produced according to the manufacturing process. For example, the area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific forms of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. Although the terms first, second, etc. have been used in various embodiments of the present disclosure to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some instances, it should be noted that portions of the invention that are not commonly known in the description of the invention and are not significantly related to the invention do not describe confusing reasons to explain the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)의 구성을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 도 3에서 측정영역인 A부분의 확대도를 도시한 것이다. 또한, 도 5는 산란광의 시간에 따른 파형신호 그래프를 도시한 것이다. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a multi-axis laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention. 4 shows an enlarged view of a portion A as a measurement region in Fig. FIG. 5 shows a waveform signal graph according to time of scattered light.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)는 도플러 효과를 적용한 속도 측정으로서, 즉, 움직이고 있는 유체 내의 입자(b)에 의해 산란된 산란광이 그 입자(b)의 움직임에 대한 정보를 가지고 있다는 것을 응용한 것이다. 3, the multiaxial laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention is a velocity measurement using a Doppler effect, i.e., scattered by particles (b) in a moving fluid And that the scattered light has information on the motion of the particle (b).

유체의 속도는 그 유체 속에서 이동하는 입자(b)들이 레이저 빔을 산란시키는 현상을 이용하여 쉽게 측정된다. 대부분의 유체 속에는 산란 입자(scattering particle, b)들이 무수히 많으므로 산란광의 주파수 변화를 측정함으로써 유체의 속도를 측정할 수 있게 된다. The velocity of the fluid is easily measured using the phenomenon that particles (b) moving in the fluid scatter the laser beam. Since most of the fluid has a lot of scattering particles (b), it is possible to measure the velocity of the fluid by measuring the frequency change of the scattered light.

도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(20), 레이저 다이오드(10), 광조절부(17), 레이저파이버(30), 집속렌즈(41), 수광렌즈(42), 디텍터(50), 신호분석기(60) 등을 포함하여 구성될 수 있다. A laser diode 10, a light control unit 17, a laser fiber 30, a focusing lens 41, a light receiving lens 42, a detector 50, a signal An analyzer 60, and the like.

레이저 다이오드(10)는 각각이 동일한 특정파장의 레이저빔(11)를 생성하는 한 쌍으로 구성되게 된다. 또한, 광조절부(17)를 통해 조사되는 광의 출력을 조절할 수 있다. The laser diode 10 is configured as a pair in which each generates the laser beam 11 of the same specific wavelength. Further, the output of the light irradiated through the light control unit 17 can be adjusted.

또한, 레이저 파이버(30)는 각각의 레이저 다이오드(10)의 끝단과 하우징(20)의 후단의 장착단(23) 사이를 연결하게 된다. The laser fiber 30 connects between the ends of the respective laser diodes 10 and the mounting end 23 of the rear end of the housing 20.

따라서, 하우징(20) 전단에 구비된 집속렌즈(41)를 통해, 레이저 다이오드(10) 각각에서 발진된 레이저빔(11)이 전방측 측정영역(A)으로 집속되어 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하게 된다. Therefore, the laser beam 11 oscillated in each of the laser diodes 10 is converged to the front side measurement area A through the focusing lens 41 provided at the front end of the housing 20, So as to form a focus.

그리고, 수광렌즈(42)는 초점이 형성된 레이저의 산란광을 입력받아 집적하게 되고, 이러한 집적된 산란광은 광케이블(43)을 통해 디텍터(50)에 전송되어 디텍터(50)가 집적된 산란광을 검출하게 된다. 그리고, 신호분석기(60)는 디텍터(50)에서 검출된 산란광의 파형을 분석하여 유체의 속도를 분석하게 된다. The integrated scattered light is transmitted to the detector 50 through the optical cable 43 to detect scattered light accumulated in the detector 50. The scattered light of the focused laser is received by the light receiving lens 42, do. The signal analyzer 60 analyzes the waveform of the scattered light detected by the detector 50 to analyze the velocity of the fluid.

도 4에 도시된 바와 같이, LDV 방식을 이용한 유체속도 측정방식은 측정영역인 A부분에서 두개의 가간섭성 레이저 빔의 중첩에 의해 생기는 일정 간격의 간섭무늬 군을 특정방향으로 유동되는 입자(b)에 의해 생기는 산란광의 강도를 검출하고, 산란광 파형의 주기를 측정하여 입자(b)의 유속을 측정하게 된다. As shown in FIG. 4, in the fluid velocity measurement method using the LDV method, a group of interference fringes having a constant interval generated by overlapping two coherent laser beams in the measurement region A is divided into particles b ), And measures the period of the scattered light waveform to measure the flow velocity of the particle (b).

도 4에 도시된 바와 같이, 특정파장이 λ인 두개의 레이저빔(11)이 일정 각도 α로 서로 교차할 때 생기는 간섭무늬 사이의 간격 d는 이하의 수학식 1로 계산되어 이미 알고 있는 정보에 해당한다. As shown in Fig. 4, the interval d between the interference fringes generated when the two laser beams 11 having a specific wavelength? Cross each other at a certain angle? Is calculated by the following equation (1) .

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016072001911-pat00001
Figure 112016072001911-pat00001

그리고, 디텍터(50)와 신호분석기(60)를 통해 간섭무늬를 속도가 v인 입자(b)가 통과할 때 생기는 산란광의 강도를 검출하면 가우시안 강도분도를 가지는 레이저빔(11) 단면에 의해 도 5와 같은 파형이 생기게 된다. 여기서 파형의 첨부와 첨두 사이의 시간 간격을 t라고 하고 이를 측정하면 이하의 수학식 2에 의해 유체의 속도를 측정, 분석할 수 있게 된다. When the intensity of the scattered light generated when the particle b having the velocity v passes through the interference fringe is detected through the detector 50 and the signal analyzer 60, the intensity of the scattered light generated by the laser beam 11 having the Gaussian intensity distribution 5 will be generated. Here, the time interval between the attachment of the waveform and the peak is referred to as t, and the velocity of the fluid can be measured and analyzed by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016072001911-pat00002
Figure 112016072001911-pat00002

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 도플러 속도계(100)는 한 쌍의 레이저 다이오드(10)를 복수로 구비하여, 다축 방향으로의 유체 속도를 동시에 측정할 수 있다. In addition, the laser Doppler velocimeter 100 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of pairs of laser diodes 10 to simultaneously measure fluid velocities in multiple axes directions.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)의 부분 전방사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)의 부분 후방사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)의 부분 평면도를 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)의 부분 정면도를 도시한 것이며, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)의 부분 후면도를 도시한 것이다. 6 shows a partial forward perspective view of a multi-axis laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention. 7 shows a partial rear perspective view of a multi-axis laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention. 8 is a partial plan view of a multi-axis laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention, and Fig. 9 is a cross- 10 is a partial rear view of a multi-axial laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하우징(20)은 후면에 구비되는 4개의 파이버 장착단(23), 집속렌즈(41)와 수광렌즈(42)가 장착되는 광학계 장착단(21), 후면에 구비되어 광케이불(43)이 삽입 연결되는 광케이블 삽입홀(22)을 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 또한, 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 측면에는 확인공(24)이 형성되어 하우징(20) 내부로 집속렌즈(41), 수광렌즈(42), 디텍터(50), 광케이블(43) 등을 장착할 수 있도록 구성됨을 알 수 있다. 6 to 10, the housing 20 according to an embodiment of the present invention includes four fiber mounting ends 23, a focusing lens 41, and a light receiving lens 42 mounted on the rear surface of the housing 20 And the optical cable insertion hole 22, which is provided on the rear surface and into which the optical cable 43 is inserted and connected, is formed. 6 to 10, a check hole 24 is formed on a side surface of the housing 20 to form a focusing lens 41, a light receiving lens 42, a detector 50, An optical cable 43, and the like.

본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)는 한 쌍의 제1레이저 다이오드(12)와 한 쌍의 제2레이저 다이오드(14)를 포함하여 구성된다. 한 쌍의 제1레이저 다이오드(12) 각각은 동일한 제1특정파장을 갖는 제1레이저빔(13)를 생성하게 된다. 또한, 한 쌍의 제2레이저 다이오드(14) 각각은 동일한 제2특정파장을 갖는 제2레이저빔(15)를 생성하게 된다. The multiaxial laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention comprises a pair of first laser diodes 12 and a pair of second laser diodes 14. [ Each of the pair of first laser diodes 12 generates the first laser beam 13 having the same first specific wavelength. Further, each of the pair of second laser diodes 14 generates the second laser beam 15 having the same second specific wavelength.

또한, 레이저파이버(30)는 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 각각의 제1레이저 다이오드(12)와 장착단(23)을 연결하고, 각각의 제2레이저 다이오드(14)의 끝단과 상기 하우징(20)의 후단의 장착단(23)을 연결하게 됨을 알 수 있다. 6 to 10, the laser fiber 30 connects each of the first laser diode 12 and the mounting end 23 and connects the ends of the respective second laser diodes 14 And the mounting end 23 of the rear end of the housing 20 is connected.

도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1레이저 다이오드(12)와 연결된 장착단(23)의 사이 각각에 제2레이저 다이오드(14)와 연결된 장착단(23)이 배치되게 된다. 즉, 도 10에 도시된 것을 기준으로 할 때, 좌측 상부 장착단(23)과 우측 하부 장착단(23)이 제1레이저 다이오드(12)와 연결되고, 우측 상부 장착단(23)과 좌측 하부 장착단(23)이 제2레이저 다이오드(14)와 연결되게 된다. The mounting end 23 connected to the second laser diode 14 is disposed between each pair of the first laser diode 12 and the mounting end 23 connected thereto as shown in FIG. 10, the left upper mounting end 23 and the right lower mounting end 23 are connected to the first laser diode 12, and the right upper mounting end 23 and the left lower mounting end 23 are connected to each other. The mounting end 23 is connected to the second laser diode 14.

그리고, 레이저 파이버(30)를 통해 전달된 레이저빔은 집속렌즈(41) 측으로 조사되게 된다. 즉, 한 쌍의 제1레이저 다이오드(12) 각각에서 발진된 제1특정파장을 갖는 한 쌍의 제1레이저빔(13)은 서로 특정간격 이격되어 집속렌즈(41)를 투과하면서 전방측으로 집속하여 유속을 측정하도록 하는 지점(a)에 출력하여 초점을 형성하게 된다. 그리고, 한 쌍의 제1레이저빔(13)에 의해 제1산란광이 발생되고, 이러한 제1산란광은 디텍터(50)의 제1검출기(51)에 의해 검출되게 된다. Then, the laser beam transmitted through the laser fiber 30 is irradiated to the focusing lens 41 side. That is, a pair of first laser beams 13 having a first specific wavelength oscillated in each of the pair of first laser diodes 12 are spaced apart from each other by a specific distance to converge toward the front side while passing through the focusing lens 41 And outputs it to the point (a) for measuring the flow velocity to form a focus. The first scattered light is generated by the pair of first laser beams 13, and the first scattered light is detected by the first detector 51 of the detector 50.

반면, 한 쌍의 제2레이저 다이오드(14) 각각에서 발진된 제2특정파장을 갖는 한 쌍의 제2레이저빔(15)은 서로 특정간격 이격되어 집속렌즈(41)를 투과하면서 전방측으로 집속하여 유속을 측정하도록 하는 지점(a)에 출력하여 초점을 형성하게 된다. 그리고, 한 쌍의 제2레이저빔(15)에 의해 제2산란광이 발생되고, 이러한 제2산란광은 디텍터(50)의 제2검출기(52)에 의해 검출되게 된다.  On the other hand, a pair of second laser beams 15 having a second specific wavelength oscillated in each of the pair of second laser diodes 14 are spaced apart from each other by a specific distance to converge toward the front side while passing through the focusing lens 41 And outputs it to the point (a) for measuring the flow velocity to form a focus. The second scattered light is generated by the pair of second laser beams 15, and the second scattered light is detected by the second detector 52 of the detector 50.

즉, 수광렌즈(42)가 제1특정파장을 갖는 한 쌍의 제1레이저빔(13)에 의한 제1산란광과, 제2특정파장을 갖는 한 쌍의 제2레이저빔(15)에 의한 제2산란광을 입력받아 집적하게 되고, 디텍터(50)의 제1검출기(51)는 집적된 제1산란광을 검출하고, 제2검출기(52)는 제2산란광을 검출하게 된다. That is, when the light receiving lens 42 receives the first scattered light by the pair of first laser beams 13 having the first specific wavelength and the second scattered light by the pair of second laser beams 15 having the second specific wavelength The first detector 51 of the detector 50 detects the first scattered light, and the second detector 52 detects the second scattered light.

도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 제1검출기(51), 제2검출기(52), 2개의 배경신호제거부(54)를 갖는 디텍터(50)의 정면도를 도시한 것이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 디텍터(50)는 제1산란광을 검출하는 제1검출기(51)와, 제2산란광을 검출하는 제2검출기(52)와, 제1검출기(51)와 상기 제2검출기(52) 사이에 구비되어, 제1, 제2산란광을 흡수하여 잡음을 저감시키기 위한 배경신호제거부(54)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다. 11A shows a front view of a detector 50 having a first detector 51, a second detector 52 and two background signal remover 54 according to an embodiment of the present invention. 11A, the detector 50 includes a first detector 51 for detecting the first scattered light, a second detector 52 for detecting the second scattered light, a first detector 51 for detecting the second scattered light, 2 detector 52 for absorbing the first and second scattered lights to reduce the noise. The background signal removing unit 54 may be configured to detect the scattered light.

즉, 디텍터(50)에는 제1산란광의 중심파장과 같은 필터를 갖는 제1검출기(51)와, 제2산란광의 중심파장과 같은 필터를 갖는 제2검출기(52)를 구비하고, 나머지 2개의 검출기는 잡음감소가 가능하게 배경신호제거에 사용되게 된다. That is, the detector 50 is provided with a first detector 51 having a filter equal to the central wavelength of the first scattered light, and a second detector 52 having a filter such as the center wavelength of the second scattered light, The detector is used to remove the background signal to reduce noise.

또한, 신호분석기(60)는 제1검출기(51)에서 검출된 제1산란광의 파형을 분석하여 유체의 제1방향의 속도를 분석하고, 제2검출기(52)에서 제2산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제2방향의 속도를 분석하게 된다. 따라서 동시에 2개 방향으로의 유체 유속을 측정, 분석할 수 있게 된다. The signal analyzer 60 analyzes the waveform of the first scattered light detected by the first detector 51 to analyze the velocity of the fluid in the first direction and analyzes the waveform of the second scattered light at the second detector 52 Thereby analyzing the velocity of the fluid in the second direction. Therefore, it is possible to simultaneously measure and analyze the fluid flow rate in two directions.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계(100)는, 한 쌍의 제3레이저 다이오드와, 제3검출기(53)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 한 쌍의 제3레이저 다이오드 각각은 동일한 제3특정파장의 제3레이저빔을 생성하게 되고, 제3검출기(53)는 제3특정파장을 갖는 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하게 된다. 도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 제1검출기(51), 제2검출기(52), 제3검출기(53) 3개의 배경신호제거부(54)를 갖는 디텍터(50)의 정면도를 도시한 것이다. In addition, the multi-axis laser Doppler velocimeter 100 for fluid flow visualization according to an embodiment of the present invention may further include a pair of third laser diodes and a third detector 53. Each of the pair of third laser diodes generates a third laser beam having the same third specific wavelength, and the third detector 53 generates a third laser beam having a center wavelength of the third scattered light by the third laser beam having the third specific wavelength . 11B shows a front view of a detector 50 having three background signal removing units 54 according to an embodiment of the present invention, a first detector 51, a second detector 52, a third detector 53, It is.

그리고, 신호분석기(60)는 디텍터(50)의 제3검출기(53)에서 검출된 제3산란광의 파형을 분석하여 유체의 제3방향의 속도를 분석하게 된다. 따라서, 이러한 구성에 의해 동시에 3개 방향으로의 유체유속을 측정, 분석할 수 있게 된다. The signal analyzer 60 analyzes the waveform of the third scattered light detected by the third detector 53 of the detector 50 to analyze the velocity of the fluid in the third direction. Accordingly, the fluid flow rate in three directions can be simultaneously measured and analyzed by this configuration.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 제1방향의 속도를 측정하기 위한 제1특정파장을 갖는 제1레이저빔(13)이 조사된 측정영역(A)의 모식도를 도시한 것이다. 그리고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 제2방향의 속도를 측정하기 위한 제2특정파장을 갖는 제2레이저빔(15)이 조사된 측정영역(A)의 모식도를 도시한 것이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따라 제3방향의 속도를 측정하기 위한 제3특정파장을 갖는 제3레이저빔(16)가 조사된 측정영역(A)의 모식도를 도시한 것이다.12 is a schematic diagram of a measurement area A irradiated with a first laser beam 13 having a first specific wavelength for measuring a velocity in a first direction according to an embodiment of the present invention. 13 is a schematic diagram of a measurement area A irradiated with a second laser beam 15 having a second specific wavelength for measuring the velocity in the second direction according to an embodiment of the present invention, 14 is a schematic diagram of a measurement area A irradiated with a third laser beam 16 having a third specific wavelength for measuring the velocity in the third direction according to an embodiment of the present invention.

도 12에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1레이저 다이오드(12)에 의해 생성된 한 쌍의 제1레이저빔(13)이 집속렌즈(41)에 의해 측정영역(A)의 측정점(a)에 집속되며, 제1산란광을 제1검출기(51)가 검출하고, 신호분석기(60)는 제1방향으로의 유체 속도를 측정, 분석하게 됨을 알 수 있다. The pair of first laser beams 13 generated by the pair of first laser diodes 12 are converged by the focusing lens 41 to the measurement point a of the measurement region A, The first detector 51 detects the first scattered light, and the signal analyzer 60 measures and analyzes the fluid velocity in the first direction.

또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제2레이저 다이오드(14)에 의해 생성된 한 쌍의 제2레이저빔(15)이 집속렌즈(41)에 의해 측정영역(A)의 측정점(a)에 집속되며, 제2산란광을 제2검출기(52)가 검출하고, 신호분석기(60)는 제2방향으로의 유체 속도를 측정, 분석하게 됨을 알 수 있다. 13, the pair of second laser beams 15 generated by the pair of second laser diodes 14 are converged by the focusing lens 41 to the measurement point A of the measurement area A a), the second detector 52 detects the second scattered light, and the signal analyzer 60 measures and analyzes the fluid velocity in the second direction.

그리고, 도 14에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제3레이저다이오드에 의해 생성된 한 쌍의 제3레이저빔(16)이 집속렌즈(41)에 의해 측정영역(A)의 측정점(a)에 집속되며, 제3산란광을 제3검출기(53)가 검출하고, 신호분석기(60)는 제3방향으로의 유체 속도를 측정, 분석하게 됨을 알 수 있다. 14, a pair of third laser beams 16 generated by the pair of third laser diodes are converged by the focusing lens 41 to the measurement point a of the measurement area A The third detector 53 detects the third scattered light, and the signal analyzer 60 measures and analyzes the fluid velocity in the third direction.

따라서, 이러한 구성에 의해 동시에 3개 방향으로의 유체유속을 측정, 분석할 수 있게 된다. Accordingly, the fluid flow rate in three directions can be simultaneously measured and analyzed by this configuration.

앞서 언급한 바와 같은 본 발명의 일실시예에서는 한 쌍의 레이저다이오드가 1세트, 2세트, 3세트로 구성되어 유속을 1개 방향, 2개방향, 3개방향을 동시에 측정할 수 있는 구성 및 방법을 예로서 설명하였으나, 그 이상의 한 쌍의 레이저다이오드를 구비하여, 4개 이상의 방향의 속도를 동시에 측정하는 것도 가능하다. In one embodiment of the present invention, as described above, a pair of laser diodes is constituted of one set, two sets, and three sets so that the flow velocity can be measured in one direction, two directions, and three directions simultaneously However, it is also possible to simultaneously measure velocities in four or more directions by using a pair of laser diodes.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .

1:구조물 표면
2:경계저층
3:경계층내
4:프루브
5:동력
6:광생성유닛
7:분광유닛
8:반사경
10:레이저 다이오드
11:레이저빔
12:제1레이저 다이오드
13:제1레이저빔
14:제2레이저 다이오드
15:제2레이저빔
16:제3레이저빔
20:하우징
21:광학계장착단
22:광케이블 삽입홀
23:장착단
24:확인공
30:레이저파이버
41:집속렌즈
42:수광렌즈
43:광케이블
50:디텍터
51:제1검출기
52:제2검출기
53:제3검출기
54:배경신호제거부
60:신호분석기
100:유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계
1: Structure surface
2: Lower boundary layer
3: In the boundary layer
4: Probe
5: Power
6: Light generating unit
7: Spectroscopy unit
8: reflector
10: Laser diode
11: laser beam
12: first laser diode
13: first laser beam
14: second laser diode
15: second laser beam
16: Third laser beam
20: Housing
21: Optical system mounting stage
22: Optical cable insertion hole
23: Mounting stage
24: OK ball
30: laser fiber
41: focusing lens
42: receiving lens
43: Optical cable
50: Detector
51: first detector
52: second detector
53: third detector
54: background signal cancellation
60: Signal Analyzer
100: Multi-Axis Laser Doppler Speedometer for fluid flow visualization

Claims (16)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 하우징;
각각이 동일한 제1특정파장의 제1레이저빔를 생성하는 한 쌍의 제1레이저 다이오드;
상기 한 쌍의 제1레이저 다이오드 사이 각각에 위치되며, 각각이 동일한 제2특정파장의 제2레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제2레이저 다이오드;
각각의 제1레이저 다이오드와 상기 하우징 후단의 장착단 사이, 및 제2레이저 다이오드의 끝단과 상기 하우징의 후단의 장착단 사이 각각에 구비되는 레이저파이버;
상기 하우징 전단에 구비되어, 한 쌍의 제1레이저빔을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하고, 상기 한 쌍의 제2레이저빔을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 집속렌즈;
상기 한 쌍의 제1레이저빔에 의한 제1산란광과 상기 한 쌍의 제2레이저빔에 의한 제2산란광을 입력받아 집적하는 수광렌즈;
집적된 제1산란광과 제2산란광을 검출하는 디텍터; 및
상기 디텍터의 제1검출기에서 검출된 제1산란광의 파형을 분석하여 유체의 제1방향의 속도를 분석하고, 제2검출기에서 제2산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제2방향의 속도를 분석하는 신호분석기;를 포함하고,
상기 제1산란광을 검출하는 제1검출기와, 상기 제2산란광을 검출하는 제2검출기와, 상기 제1검출기와 상기 제2검출기 사이에 구비되어, 제1, 제2산란광 일부를 흡수하여 잡음을 저감시키기 위한 배경신호제거부를 포함하고, 상기 제1검출기는 상기 제1산란광의 중심파장을 검출하고, 상기 제2검출기는 상기 제2산란광의 중심파장을 검출하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템.
housing;
A pair of first laser diodes each generating a first laser beam of the same first specific wavelength;
A pair of second laser diodes positioned respectively between the pair of first laser diodes and each generating a second laser beam having the same second specific wavelength;
A laser fiber provided between each of the first laser diode and the mounting end of the housing rear end, and between the mounting end of the rear end of the housing and the end of the second laser diode;
A pair of first laser beams are converged to the front side and output to a point where the flow velocity is to be measured to form a focus, and the pair of second laser beams are converged to the front side to measure the flow velocity A focus lens for outputting a focus to a desired point to form a focus;
A light receiving lens for receiving and accumulating first scattered light by the pair of first laser beams and second scattered light by the pair of second laser beams;
A detector for detecting the integrated first scattered light and the second scattered light; And
Analyzing the waveform of the first scattered light detected by the first detector of the detector to analyze the velocity of the fluid in the first direction and analyzing the waveform of the second scattered light by the second detector to analyze the velocity of the fluid in the second direction The signal analyzer comprising:
A first detector which detects the first scattered light; a second detector which detects the second scattered light; and a second detector which is provided between the first detector and the second detector for absorbing a part of the first and second scattered light, Wherein the first detector detects a center wavelength of the first scattered light and the second detector detects a center wavelength of the second scattered light, wherein the first detector detects a center wavelength of the first scattered light, and the second detector detects a center wavelength of the second scattered light. Fluid velocity analysis system using multi - axis laser Doppler velocimeter.
삭제delete 삭제delete 제 6항에 있어서,
각각이 동일한 제3특정파장의 제3레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제3레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하는 제3검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템.
The method according to claim 6,
A pair of third laser diodes each for generating a third laser beam having the same third specific wavelength; and a third detector for detecting the center wavelength of the third scattered light by the pair of third laser beams Wherein the fluid velocity analyzing system comprises a multiaxial laser Doppler velocimeter for fluid visualization.
제9항에 있어서,
각각이 동일한 제4특정파장의 제4레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제4레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제4레이저빔에 의한 제4산란광의 중심파장을 검출하는 제4검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템.
10. The method of claim 9,
A pair of fourth laser diodes each for generating a fourth laser beam of the same fourth specific wavelength; and a fourth detector for detecting the center wavelength of the fourth scattered light by the pair of fourth laser beams Wherein the fluid velocity analyzing system comprises a multiaxial laser Doppler velocimeter for fluid visualization.
삭제delete 제 10항에 있어서,
각각이 동일한 제3특정파장을 갖는 제3레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제3레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하는 제3검출기를 포함하고,
상기 신호분석기는 상기 디텍터의 제3검출기에서 검출된 제3산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제3방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템.
11. The method of claim 10,
A pair of third laser diodes each for generating a third laser beam having the same third specific wavelength; and a third detector for detecting the center wavelength of the third scattered light by the pair of third laser beams Including,
Wherein the signal analyzer analyzes the waveform of the third scattered light detected by the third detector of the detector and analyzes the velocity in the third direction of the fluid. The fluid velocity analysis using the multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid visualization system.
제 12항에 있어서,
각각이 동일한 제4특정파장을 갖는 제4레이저빔을 생성하는 한 쌍의 제4레이저 다이오드와, 상기 디텍터는 한 쌍의 제4레이저빔에 의한 제4산란광의 중심파장을 검출하는 제4검출기를 포함하고,
상기 신호분석기는 상기 디텍터의 제4검출기에서 검출된 제4산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제4방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 하는 유체유속 가시화를 위한 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체속도분석시스템.
13. The method of claim 12,
A pair of fourth laser diodes each for generating a fourth laser beam having the same fourth specific wavelength; and a fourth detector for detecting a center wavelength of the fourth scattered light by the pair of fourth laser beams Including,
Wherein the signal analyzer analyzes the waveform of the fourth scattered light detected by the fourth detector of the detector and analyzes the velocity of the fluid in the fourth direction. The fluid velocity analysis using the multi-axis laser Doppler velocimeter for fluid velocity visualization system.
제 6항에 따른 유체속도분석시스템을 이용한 유체 속도 측정방법에 있어서,
한 쌍의 제1레이저 다이오드 각각에서 동일한 제1특정파장의 제1레이저빔이 발진되고, 한 쌍의 제2레이저 다이오드 각각에서 동일한 제2특정파장의 제2레이저빔이 발진되는 단계;
각각의 제1레이저 다이오드와 하우징의 후단의 장착단 사이, 및 제2레이저 다이오드의 끝단과 하우징의 후단의 장착단 사이 각각에 구비된 레이저파이버를 통해 한 쌍의 제1레이저빔과 한 쌍의 제2레이저빔이 집속렌즈 측으로 주사되는 단계;
상기 하우징 전단에 구비된 집속렌즈에 의해, 상기 한 쌍의 제1레이저빔과, 상기 한 쌍의 제2레이저빔 각각을 전방측으로 집속하여 유속을 측정하고자 하는 지점에 출력하여 초점을 형성하도록 하는 단계;
상기 초점이 형성된 한 쌍의 제1레이저빔에 의한 제1산란광과 상기 한 쌍의 제2레이저빔에 의한 제2산란광을 수광렌즈가 입력받아 집적하는 단계;
디텍터의 제1검출기가 집적된 제1산란광의 중심파장을 검출하고, 제2검출기가 집적된 제2산란광의 중심파장을 검출하는 단계; 및
신호분석기가 상기 제1검출기에서 검출된 제1산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제1방향의 속도를 분석하고, 제2검출기에서 제2산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제2방향의 속도를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체유속 측정방법.
A fluid velocity measurement method using the fluid velocity analysis system according to claim 6,
The first laser beam having the same first specific wavelength is oscillated in each of the pair of first laser diodes and the second laser beam having the same second specific wavelength is oscillated in each of the pair of second laser diodes;
A pair of first laser beams and a pair of second laser beams are provided through laser fibers provided between the respective first laser diodes and the mounting ends of the rear ends of the housing and between the mounting ends of the second laser diode and the rear end of the housing, 2 scanning the laser beam to the focusing lens side;
A step of converging the pair of first laser beams and the pair of second laser beams to a front side by a focusing lens provided at a front end of the housing to output the focused laser beams to a point where a flow velocity is to be measured to form a focus ;
Receiving the first scattered light by the pair of first focused laser beams and the second scattered light by the pair of focused laser beams on the receiving lens;
The first detector of the detector detects the central wavelength of the integrated first scattered light and the second detector detects the central wavelength of the integrated second scattered light; And
The signal analyzer analyzes the waveform of the first scattered light detected by the first detector to analyze the velocity of the fluid in the first direction and analyzes the waveform of the second scattered light at the second detector to detect the velocity of the fluid in the second direction And measuring the flow rate of the fluid by using the multiaxial laser Doppler velocimeter.
제 14항에 있어서,
상기 레이저가 발진되는 단계에서, 한 쌍의 제3레이저 다이오드 각각에서 동일한 제3특정파장의 제3레이저빔이 발진되고,
상기 검출하는 단계에서, 제3검출기가 한 쌍의 제3레이저빔에 의한 제3산란광의 중심파장을 검출하고,
상기 분석하는 단계에서, 상기 신호분석기는 상기 제3검출기에서 검출된 제3산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제3방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체유속 측정방법.
15. The method of claim 14,
In the step of oscillating the laser, a third laser beam of the same third specific wavelength is oscillated in each of the pair of third laser diodes,
In the detecting step, the third detector detects the center wavelength of the third scattered light by the pair of third laser beams,
Wherein the signal analyzer analyzes the waveform of the third scattered light detected by the third detector and analyzes the velocity of the fluid in the third direction, .
제 15항에 있어서,
상기 레이저가 발진되는 단계에서, 한 쌍의 제4레이저 다이오드 각각에서 동일한 제4특정파장을 갖는 제4레이저빔이 발진되고,
상기 검출하는 단계에서, 제4검출기가 한 쌍의 제4레이저빔에 의한 제4산란광의 중심파장을 검출하고,
상기 분석하는 단계에서, 상기 신호분석기는 상기 제4검출기에서 검출된 제4산란광의 파형을 분석하여 상기 유체의 제4방향의 속도를 분석하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 도플러 속도계를 이용한 유체유속 측정방법.
16. The method of claim 15,
In the step of oscillating the laser, a fourth laser beam having the same fourth specific wavelength is oscillated in each of the pair of fourth laser diodes,
In the detecting step, the fourth detector detects the center wavelength of the fourth scattered light by the pair of fourth laser beams,
Wherein the signal analyzer analyzes the waveform of the fourth scattered light detected by the fourth detector and analyzes the velocity of the fluid in the fourth direction, .
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