RU2106658C1 - Laser doppler meter - Google Patents

Laser doppler meter Download PDF

Info

Publication number
RU2106658C1
RU2106658C1 RU93058045A RU93058045A RU2106658C1 RU 2106658 C1 RU2106658 C1 RU 2106658C1 RU 93058045 A RU93058045 A RU 93058045A RU 93058045 A RU93058045 A RU 93058045A RU 2106658 C1 RU2106658 C1 RU 2106658C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
radiation
laser
output
beam splitter
Prior art date
Application number
RU93058045A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93058045A (en
Inventor
Леонид Абрамович Косовский
Анатолий Анатольевич Кормаков
Григорий Ашотович Погосов
Владимир Петрович Полуян
Original Assignee
Леонид Абрамович Косовский
Анатолий Анатольевич Кормаков
Григорий Ашотович Погосов
Владимир Петрович Полуян
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Абрамович Косовский, Анатолий Анатольевич Кормаков, Григорий Ашотович Погосов, Владимир Петрович Полуян filed Critical Леонид Абрамович Косовский
Priority to RU93058045A priority Critical patent/RU2106658C1/en
Publication of RU93058045A publication Critical patent/RU93058045A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2106658C1 publication Critical patent/RU2106658C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement technology, ecology, meteorology, physics of atmosphere and other fields of science and technology. SUBSTANCE: characteristic feature of invention lies in usage of additional laser, unit for convergence and change over of beams, acoustooptical modulator with control unit, second beam splitter, power measurement unit and computation unit. EFFECT: expanded functional capabilities of meter thanks to measurement of concentration of substances along route of propagation of laser radiation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области лазерных доплеровских средств измерения и может быть использовано в экологии, метеорологии, физике атмосферы и других областях науки и техники, где необходимо измерять скорость газовых потоков и/или концентрацию газообразных веществ дистанционным методом в локальных областях пространства или вдоль протяженных трасс. The invention relates to the field of laser Doppler measuring instruments and can be used in ecology, meteorology, atmospheric physics and other fields of science and technology, where it is necessary to measure the speed of gas flows and / or the concentration of gaseous substances by remote sensing in local areas of space or along long paths.

Лазерные доплеровские измерители основаны на выделении и последующем измерении параметров доплеровского сигнала, получаемого при рассеянии лазерного излучения исследуемым объектом или окружающей средой. Laser Doppler meters are based on the selection and subsequent measurement of the parameters of the Doppler signal obtained by scattering laser radiation by the object under study or the environment.

Известен лазерный доплеровский анемометр [1], состоящий из стабилизированного по частоте лазера, генерирующего линейно-поляризованное излучение, антенной сканирующей системы, гомодинного детектора и системы обработки доплеровского сигнала. Данный анемометр предназначен для работы в полевых условиях и используется на аэродромах для измерения скорости ветра вдоль глиссады. Known laser Doppler anemometer [1], consisting of a frequency-stabilized laser that generates linearly polarized radiation, an antenna of a scanning system, a homodyne detector and a system for processing a Doppler signal. This anemometer is designed to work in the field and is used at aerodromes to measure wind speed along the glide path.

Известен бортовой лазерный доплеровский измеритель истинной воздушной скорости летательного аппарата [2], состоящий из оптической головки, включающей лазер с системой стабилизации его параметров, оптический гомодинный преобразователь, моностатический приемо-передающий антенный блок, в котором приемная и передающая оптики совмещены, а также блока обработки доплеровского сигнала, включающего устройства измерения и регистрации частоты доплеровского сигнала и соответствующего ей значения скорости. Known onboard laser Doppler true airspeed meter of an aircraft [2], consisting of an optical head, including a laser with a stabilization system of its parameters, an optical homodyne converter, a monostatic transmitting and receiving antenna unit, in which the receiving and transmitting optics are combined, as well as the processing unit Doppler signal, including a device for measuring and recording the frequency of the Doppler signal and the corresponding speed value.

Указанные измерители работают по отражению от естественных аэрозолей, содержащихся в воздухе, обладают большой дальностью действия (до 300 - 1000 м) за счет использования оптического гомодинного преобразователя (ОГП) с поляризационной развязкой передаваемого и принимаемого излучений. These meters work by reflection from natural aerosols contained in the air, have a long range (up to 300 - 1000 m) due to the use of an optical homodyne converter (GHP) with polarization isolation of the transmitted and received radiation.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является лазерный доплеровский измеритель скорости [3], содержащий лазер, генерирующий линейно-поляризованное излучение, ОГП, моностатический приемо-передающий антенный блок и блок обработки преобразованного доплеровского сигнала. The closest technical solution, selected as a prototype, is a laser Doppler speed meter [3], containing a laser that generates linearly polarized radiation, OGP, a monostatic transceiver antenna unit and a processing unit of the converted Doppler signal.

ОГП выполнен по схеме интерферометра Маха-Цендера и включает делитель исходного плоскополяризованного излучения на два канала: канал формирования опорного пучка, в котором последовательно установлены поворотное зеркало и двулучепреломляющая полуволновая пластина, поворачивающая плоскость поляризации излучения на 90o, и приемо-передающий антенный канал, в котором установлена поляризационная развязка, состоящая из пластины, расположенной под углом Брюстера и четвертьволновой пластины. В состав ОГП входит также оптический смеситель, фокусирующая линза и фотоприемное устройство.The OGP is made according to the scheme of the Mach-Zehnder interferometer and includes a divider of the initial plane-polarized radiation into two channels: a reference beam formation channel, in which a rotary mirror and a birefringent half-wave plate are rotationally rotated by 90 ° , and the transmitter-receiver antenna channel is turned into which is installed polarization isolation, consisting of a plate located at an angle of Brewster and a quarter-wave plate. The OGP also includes an optical mixer, a focusing lens and a photodetector.

Рассмотренные выше устройства позволяют не только измерять скорость воздушного потока [1, 2], но и определять ее знак [3]. Однако, они не дают информацию о концентрации веществ, поглощающих лазерное излучение. The devices discussed above allow not only measuring the air flow velocity [1, 2], but also determining its sign [3]. However, they do not provide information on the concentration of substances that absorb laser radiation.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей измерителя за счет измерения концентрации газообразных веществ вдоль трассы распространения лазерного излучения. The aim of the invention is to expand the functionality of the meter by measuring the concentration of gaseous substances along the propagation path of laser radiation.

Эта цель достигается тем, что в лазерный доплеровский измеритель [3] дополнительно введены второй лазер с линейно-поляризованным излучением, ориентированным таким образом, чтобы плоскости поляризации первого и второго лазеров совпадали, расположенный перед первым светоделителем блок сведения и переключения лучей, акустооптический модулятор (АОМ) с блоком управления, расположенный в канале формирования опорного пучка перед смесителем, второй светоделитель, установленный между первым светоделителем и пластиной, расположенной под углом Брюстера, и ориентированный таким образом, что часть излучения зондирующего пучка направлена в блок измерения мощности, и блок вычисления, один вход которого подключен к выходу блока обработки доплеровского сигнала, второй - к выходу блока измерения мощности, а третий - к выходу блока сведения и переключения лучей. This goal is achieved by the fact that a second laser with linearly polarized radiation, oriented so that the polarization planes of the first and second lasers coincide, the beam mixing and switching unit, and an acousto-optic modulator (AOM), is additionally introduced into the laser Doppler meter [3] ) with a control unit located in the channel for forming the reference beam in front of the mixer, a second beam splitter installed between the first beam splitter and the plate at an angle Brewster, and oriented in such a way that part of the radiation of the probe beam is directed to the power measurement unit, and a calculation unit, one input of which is connected to the output of the Doppler signal processing unit, the second to the output of the power measurement unit, and the third to the output of the information and switching unit rays.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается от известного наличием новых блоков и связей между ними и другими блоками лазерного доплеровского измерителя. Дополнительно введенные элементы (лазер, блок сведения и переключения лучей, АОМ с блоком управления, светотделитель, блок измерения мощности измерения, блок вычисления) сами по себе не являются принципиально новыми. Однако их использование в заявляемом устройстве в указанной связи с другими блоками и оптическими элементами позволяет определить концентрацию веществ вдоль трассы распространения лазерного излучения, расширяя тем самым функциональные возможности измерителя. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed device differs from the known one by the presence of new blocks and the connections between them and other blocks of the laser Doppler meter. Additionally introduced elements (laser, beam converting and switching unit, AOM with control unit, light separator, measuring power measuring unit, calculation unit) are not fundamentally new in themselves. However, their use in the inventive device in this connection with other blocks and optical elements allows you to determine the concentration of substances along the propagation path of laser radiation, thereby expanding the functionality of the meter.

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства. На фиг.2 один из возможных вариантов конкретной реализации схемы заявляемого устройства. In FIG. 1 presents a block diagram of the inventive device. Figure 2 is one of the possible options for a specific implementation of the circuit of the claimed device.

Лазерный доплеровский измеритель (ЛДИ) содержит лазеры 1, 2, на выходе которых установлен блок сведения и переключения лучей 3, а за ним первый светоделитель 4, связанный с каналами формирования опорного и зондирующего пучков. За первым светоделителем 4 по ходу распространения лазерного излучения располагается второй светоделитель 5, установленная под углом Брюстера пластина 6, четвертьволновая пластина 7 и моностатический приемо-передающий антенный блок 8, причем по ходу распространения отраженного от второго светоделителя 5 излучения расположен блок измерения мощности излучения 9, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления 18. A laser Doppler meter (LDI) contains lasers 1, 2, at the output of which a beam converting and switching unit 3 is installed, followed by a first beam splitter 4, connected to the channels for forming the reference and probe beams. Behind the first beam splitter 4, along the propagation of the laser radiation, there is a second beam splitter 5, a plate 6 mounted at a Brewster angle, a quarter-wave plate 7 and a monostatic transceiver antenna unit 8, and a radiation power measuring unit 9 is arranged along the propagation of the radiation reflected from the second beam splitter 5, the output of which is connected to the second input of the computing unit 18.

Кроме того по ходу распространения отраженного от первого светоделителя 4 излучения установлены отражатель 10, полуволновая пластина 11, АОМ 12 с блоком управления 13, смеситель опорного и зондирующего пучков 14, фокусирующая линза 15, фотоприемное устройство (ФПУ) 16, выход которого соединен со входом блока обработки преобразованного доплеровского сигнала 17. При этом выход блока обработки доплеровского сигнала 17 соединен с первым входом блока вычислений значений концентрации веществ вдоль трассы распространения лазерного излучения 18, а третий вход соединен с выходом блока сведения и переключения лучей 3. In addition, along the propagation of the radiation reflected from the first beam splitter 4, a reflector 10, a half-wave plate 11, AOM 12 with a control unit 13, a mixer of the reference and probe beams 14, a focusing lens 15, a photodetector (FPU) 16, the output of which is connected to the input of the block, are installed processing the converted Doppler signal 17. In this case, the output of the processing unit of the Doppler signal 17 is connected to the first input of the unit for calculating the concentration of substances along the propagation path of the laser radiation 18, and a third the th input is connected to the output of the unit information and switching rays 3.

Принцип измерения концентрации веществ заключается в измерении разности поглощений излучений на двух длинах волн, одна из которых совпадает с максимумом, а другая - с ближайшим минимумом поглощения исследуемого газа [4]. Зная разницу сечений и поглощения и длину области распространения излучений, можно определить среднюю концентрацию примесей газа в данной области. The principle of measuring the concentration of substances is to measure the difference in the absorption of radiation at two wavelengths, one of which coincides with the maximum, and the other with the nearest absorption minimum of the test gas [4]. Knowing the difference in cross sections and absorption and the length of the radiation propagation region, we can determine the average concentration of gas impurities in this region.

Если обозначить через P01 и P02 исходные мощности лазерного излучения на длинах волн λ1 и λ2 соответственно и длины волн λ1 и λ2 выбраны настолько близкими, что при расчетах достаточно учитывать только разницу сечений поглощения исследуемого газа σ1 и σ2 , то мощности излучений P1 и P2, поступающие на приемник, находятся из выражений

Figure 00000002

где
Figure 00000003
- средняя концентрация исследуемого газа;
α - коэффициент поглощения (рассеяния), обусловленный всеми компонентами атмосферы, кроме исследуемого газа;
ρ - коэффициент диффузного рассеяния объекта;
A - площадь апертуры приемной антенны;
L - длина трассы;
γ - коэффициент, учитывающий потери в приемо-передающем тракте.If we denote by P 01 and P 02 the initial laser radiation powers at wavelengths λ 1 and λ 2, respectively, and wavelengths λ 1 and λ 2 are chosen so close that in the calculations it is sufficient to take into account only the difference in the absorption cross sections of the gas under study, σ 1 and σ 2 , then the radiation powers P 1 and P 2 arriving at the receiver are found from the expressions
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
- the average concentration of the test gas;
α is the absorption coefficient (scattering) due to all components of the atmosphere, except for the test gas;
ρ is the diffuse scattering coefficient of the object;
A is the aperture area of the receiving antenna;
L is the length of the track;
γ - coefficient taking into account losses in the transceiver path.

Из уравнений (1), (2) находим концентрацию газа:

Figure 00000004

где
σ12= σ12 - дифференциальное сечение поглощения исследуемого газа.From equations (1), (2) we find the gas concentration:
Figure 00000004

Where
σ 12 = σ 12 is the differential absorption cross section for the gas under investigation.

ЛДИ работает следующим образом. LDI works as follows.

Пучок излучения первого лазера 1 с частотой ν1 после блока сведения и переключения лучей 3 разбивается первым светоделителем на два - зондирующий и опорный.The radiation beam of the first laser 1 with a frequency of ν 1 after the information unit and switching beams 3 is divided by the first beam splitter into two - probing and reference.

Зондирующий пучок, пройдя первый светоделитель 4, второй светоделитель 5, установленную под углом Брюстера пластину 6, четвертьволновую пластину 7, направляется моностатическим приемо-передающим антенным блоком 8 в исследуемую область пространства. Отражаясь от частиц, находящихся в измерительном объеме, удаленном на расстояние L=FАС, где FАС - длина фокуса антенной системы, и имеющих ненулевую скорость относительно ЛДИ, сигнал приобретает доплеровский сдвиг частоты Δν01, , принимается антенной системой 8 и вновь направляется на четвертьволновую пластину, пройдя которую и отразившись от брюстеровской пластины 6 попадает на смеситель 14.The probe beam, having passed the first beam splitter 4, the second beam splitter 5, a plate 6 mounted at a Brewster angle, a quarter-wave plate 7, is guided by a monostatic transceiver antenna unit 8 into the investigated area of space. Reflecting from particles located in the measuring volume remote to the distance L = F АС , where F АС is the focus length of the antenna system, and having a nonzero velocity relative to the LDI, the signal acquires a Doppler frequency shift Δν 01 , is received by the antenna system 8 and is again directed to a quarter-wave plate, passing through which and reflected from the Brewster plate 6 falls on the mixer 14.

Опорный пучок, отражаясь от первого светоделителя 4 и поворотного зеркала 10, проходит полуволновую пластину 11, АОМ 12 и смеситель 14. The reference beam, reflected from the first beam splitter 4 and the swivel mirror 10, passes a half-wave plate 11, AOM 12 and the mixer 14.

Зондирующий и опорный пучки пространственно совмещаются на смесителе 14 и образуют на чувствительной площадке фотодетектора 16 биения интенсивности с доплеровской частотой Δν01 . Эти биения преобразуются в ФПУ 16 и электрический сигнал с той же частотой Δν01 и амплитудой V1, который поступает в блок обработки доплеровского сигнала 17.The probe and reference beams are spatially aligned on the mixer 14 and form intensity beats with a Doppler frequency Δν 01 on the sensitive area of the photodetector 16. These beats are converted into FPU 16 and an electric signal with the same frequency Δν 01 and amplitude V 1 , which enters the processing unit of the Doppler signal 17.

Во всех известных устройствах, в том числе в описанных устройствах-аналогах и устройстве-прототипе используется только лишь информация, содержащаяся в частоте доплеровского сигнала Δν1 , которая является исходной для определения относительной скорости движения лазерного измерителя, точнее его носителя и объекта, являющегося источником рассеянного излучения (сигнала). Однако в состав блока обработки указанных устройств, как правило, входит устройство-спектроанализатор [1, 3], с выхода которого автоматически получают информацию не только о величине доплеровского "сдвига" отраженного или рассеянного сигнала, но и об амплитуде доплеровского сигнала, которая пропорциональна мощности рассеянного или перехваченного антенной ЛДИ сигнала.In all known devices, including the described analog devices and the prototype device, only information is contained in the frequency of the Doppler signal Δν 1 , which is the source for determining the relative velocity of the laser meter, more precisely its carrier and the object that is the source of the scattered radiation (signal). However, the processing unit of these devices, as a rule, includes a spectral analyzer device [1, 3], the output of which automatically receives information not only about the magnitude of the Doppler "shift" of the reflected or scattered signal, but also about the amplitude of the Doppler signal, which is proportional to the power scattered or intercepted by the antenna LDI signal.

Сигнал V1 с выхода блока обработки доплеровского сигнала 17 поступает на вход блока вычисления 18. На другой вход блока вычисления 18 в это же время поступает сигнал V01 с выхода блока измерения мощности 9, а на третий вход - сигнал-идентификатор U1 с блока переключения и сведения лучей 3. Идентифицированные сигналы V1, V01 преобразуются во входном блоке вычислителя (аналого-цифровом преобразователе) и заносятся в запоминающее устройство вычислителя. Через некоторое время блок сведения и переключения лучей отключает первый лазер и включает в работу второй лазер. При этом на первый вход блока вычисления 18 с выхода блока обработки доплеровского сигнала 17 поступает сигнал V2, на второй вход с выхода блока измерения мощности 9 сигнал V02, а на третий вход блока вычисления 18 сигнал-идентификатор U2 с блока сведения и переключения лучей [3].The signal V 1 from the output of the processing unit of the Doppler signal 17 is fed to the input of the calculation unit 18. At the same time, the signal V 01 from the output of the power measurement unit 9 is received at the other input of the calculation unit 18, and the identifier signal U 1 from the block is received at the third input switching and information of beams 3. The identified signals V 1 , V 01 are converted in the input unit of the computer (analog-to-digital converter) and stored in the storage device of the computer. After some time, the beam converting and switching unit turns off the first laser and turns on the second laser. At the same time, the signal V 2 is supplied to the first input of the calculation unit 18 from the output of the Doppler signal processing unit 17, the signal V 02 to the second input from the output of the power measuring unit 9, and the signal-identifier U 2 to the third input of the calculation unit 18 from the information and switching unit rays [3].

В вычислителе осуществляется выполнение операций по реализации программы вычисления значений концентрации веществ вдоль трассы распространения лазерного излучения в соответствии с формулами (1-3). Далее процесс измерений циклически повторяется. The computer performs operations to implement a program for calculating the concentration of substances along the propagation path of laser radiation in accordance with formulas (1-3). Further, the measurement process is cyclically repeated.

ЛДИ может быть выполнен, например, как показано на фиг.2. LDI can be performed, for example, as shown in figure 2.

В качестве лазеров могут быть использованы непрерывные CO2 лазеры типа ЛГН-901, ЛГН-903.As lasers, continuous CO 2 lasers of the type LGN-901, LGN-903 can be used.

Блок сведения и переключения лучей представляет собой оптическую схему с устройством переключения лучей и устройством синхронизации. Исполнительным элементом устройства переключения является непрозрачный для излучения экран с двумя окнами. Устройство синхронизации блока сведения и переключения лучей может быть выполнено в виде оптико-электронной схемы, состоящей из пары светодиод 21 - фоторезистор 22, транзистора 23 и резисторов 24, 25, причем фоторезистор 22 включен между базой и эмиттером транзистора 23. The beam converting and switching unit is an optical circuit with a beam switching device and a synchronization device. The actuator of the switching device is a two-window opaque screen for radiation. The synchronization device of the mixing and beam switching unit can be made in the form of an optoelectronic circuit consisting of a pair of LED 21 - a photoresistor 22, a transistor 23 and resistors 24, 25, and a photoresistor 22 connected between the base and the emitter of the transistor 23.

Синхронизация процесса измерений осуществляется следующим образом. The synchronization of the measurement process is as follows.

При верхнем положении экрана 19 излучение первого лазера проходит в нижнее окно экрана и идет в оптический тракт. При этом излучение второго лазера и светодиода 21 перекрывается экраном и на первый вход блока вычисления 18 с блока обработки доплеровского сигнала 17 поступает сигнал V1, а на второй вход блока вычисления 18 с устройства синхронизации блока сведения и переключения лучей 3 сигнал-идентификатор U1≈0, так как материал экрана непрозрачен для излучения светодиода 21, а темновое сопротивление фоторезистора 22 велико и транзистор 23 открыт.With the upper position of the screen 19, the radiation of the first laser passes into the lower window of the screen and goes into the optical path. In this case, the radiation of the second laser and the LED 21 is blocked by the screen and the signal V 1 is supplied to the first input of the calculation unit 18 from the processing unit of the Doppler signal 17, and the signal-identifier U 1 ≈ to the second input of the calculation unit 18 from the synchronization device of the mixing and beam switching unit 3 0, since the screen material is opaque to the radiation of the LED 21, and the dark resistance of the photoresistor 22 is large and the transistor 23 is open.

В нижнем положении экрана 19 излучение второго лазера проходит в верхнее окно, излучение первого лазера перекрывается экраном, а излучение светодиода 21 попадает через нижнее окно на фоторезистор 22. При этом на первый вход блока вычисления 18 с блока обработки доплеровского сигнала 17 поступает сигнал V2, а с устройства синхронизации блока переключения и сведения лучей 3 на второй вход блока вычисления - сигнал U2, равный U, так как сопротивление фоторезистора 22 мало и транзистор 23 закрыт по переходу коллектор-база.In the lower position of the screen 19, the radiation of the second laser passes into the upper window, the radiation of the first laser is blocked by the screen, and the radiation of the LED 21 passes through the lower window to the photoresistor 22. In this case, the signal V 2 is received at the first input of the calculation unit 18 from the processing unit of the Doppler signal 17, and from the synchronization device of the switching unit and converting the rays 3 to the second input of the calculation unit, the signal U 2 equal to U, since the resistance of the photoresistor 22 is small and the transistor 23 is closed at the collector-base junction.

Элементная база устройства синхронизации блока сведения и переключения лучей 3 может быть следующей: светодиод - АЛ-310А, фоторезистор - СФ2-5, транзистор - КТ-315А. The elemental base of the synchronization device for the mixing and beam switching unit 3 can be as follows: LED - AL-310A, photoresistor - SF2-5, transistor - KT-315A.

При использовании в ЛДИ CO2-лазеров, излучение которых лежит в ИК-диапазоне, светоделители могут быть выполнены из германия или селенида цинка.When using CO 2 lasers in LDI, the radiation of which lies in the IR range, the beam splitters can be made of germanium or zinc selenide.

В качестве блока измерения мощности может быть использован пироэлектрический приемник типа МГ-30 с электромеханическим модулятором. As a power measurement unit, a pyroelectric receiver of the MG-30 type with an electromechanical modulator can be used.

В качестве АОМ можно использовать акустооптический модулятор МЛ-206, а в качестве блока управления АОМ - генератор Г4-154. As the AOM, you can use the ML-206 acousto-optical modulator, and the G4-154 generator as the AOM control unit.

Спектроанализатор типа СК4-59, с выхода которого можно снимать информацию как о частоте (доплеровском сдвиге), так и об амплитуде доплеровского сигнала, - один из возможных вариантов реализации блока обработки доплеровского сигнала. A spectrum analyzer of type SK4-59, from the output of which it is possible to take information about both the frequency (Doppler shift) and the amplitude of the Doppler signal, is one of the possible options for implementing a block of processing the Doppler signal.

Вычислитель может состоять из аналого-цифровых измерительных устройств типа серийных измерителей отношений сигналов РВ8-7, логарифмических усилителей и т.п. аппаратуры или может быть полностью цифровым, выполненным, например, как показано на фиг.2. В этом случае вычислитель 18 состоит [5]: из входного блока 26 (АЦП, преобразователь напряжение-код, входной регистр), арифметико-логического устройства 27, устройства управления 28, запоминающего устройства (оперативного и постоянного) 29 и выходного блока 30 (преобразователь код-напряжение) выходной регистр, буферное запоминающее устройство. The calculator may consist of analog-to-digital measuring devices such as serial meters of signal ratios PB8-7, logarithmic amplifiers, etc. equipment or may be fully digital, made, for example, as shown in figure 2. In this case, the calculator 18 consists of [5]: from an input block 26 (ADC, voltage-code converter, input register), an arithmetic logic device 27, a control device 28, a storage device (operational and constant) 29 and an output block 30 (converter code-voltage) output register, buffer memory.

Данный вычислитель можно реализовать на микросхемах широкого применения, например, на микропроцессорном комплекте интегральных схем серии К580 в типовом включении [6] или на другой элементной базе. This calculator can be implemented on microcircuits of wide application, for example, on a microprocessor set of integrated circuits of the K580 series in a typical inclusion [6] or on another element base.

Литература
1.Barbour A.E. Scanning laser doppler anemometr system Proc. SPIE, 1980, N 227, p.85-90.
Literature
1.Barbor AE Scanning laser doppler anemometr system Proc. SPIE, 1980, N 227, p. 85-90.

2. Патент Великобритании N 2075787, кл. G 01 S 17/58, H 01 S 3/13. 2. UK patent N 2075787, CL G 01 S 17/58, H 01 S 3/13.

3. Патент Франции N 2556841, кл G 01 P 5/00, G 01 S 17/58. 3. French patent N 2556841, CL G 01 P 5/00, G 01 S 17/58.

4. С. М.Копылов, Б.Г.Лысой и др. Перестраиваемые лазеры на красителях и их применение. - М.: Радио и Связь, 1991. 4. S. M. Kopylov, B. G. Lysoy et al. Tunable dye lasers and their application. - M.: Radio and Communications, 1991.

5. В. Л. Григорьев, Г.А.Петров. Микро- и мини-ЭВМ: Л.: Энергоатомиздат, 1984. 5. V.L. Grigoriev, G.A. Petrov. Micro- and mini-computers: L .: Energoatomizdat, 1984.

6. Микропроцессорные комплекты интегральных схем. Состав и структура. Справочник. под ред. Васенкова В.П. - М.: Радио и связь, 1982. 6. Microprocessor-based integrated circuit kits. Composition and structure. Directory. under the editorship of Vasenkova V.P. - M.: Radio and Communications, 1982.

Claims (1)

Лазерный доплеровский измеритель, содержащий лазер с линейно-поляризованным излучением, оптический гетеродинный преобразователь, включающий первый светоделитель, оптически сопряженный с каналом формирования зондирующего пучка, содержащим оптическую пластину, расположенную под углом Брюстера и четвертьволновую пластину, и каналом опорного пучка, содержащим отражатель и полуволновую пластину, а также установленные в канале пространственного совмещения опорного и зондирующего пучков смеситель, линзу и фотоприемное устройство, причем выход фотоприемного устройства подключен к входу блока обработки преобразованного доплеровского сигнала, и моностатический приемо-передающий антенный блок, расположенный по ходу зондирующего излучения после четвертьволновой пластины, отличающийся тем, что в него введены второй лазер с линейно-поляризованным излучением, ориентированным таким образом, чтобы плоскости поляризации первого и второго лазеров совпадали, расположенный перед первым светоделителем блок сведения и переключения лучей, акустооптический модулятор с блоком управления, расположенный в канале формирования опорного пучка перед смесителем, второй светоделитель, установленный между первым светоделителем и пластиной, расположенной под углом Брюстера, и ориентированный таким образом, что часть излучения зондирующего пучка направлена в блок измерения мощности излучения, и блок вычисления значений концентрации веществ вдоль трассы распространения лазерного излучения, один вход которого подключен к выходу блока обработки доплеровского сигнала, второй - к выходу блока измерения мощности, а третий - к выходу блока сведения и переключения лучей. A laser Doppler meter comprising a linearly polarized laser, an optical heterodyne converter including a first beam splitter optically coupled to a probe beam forming channel containing an optical plate located at a Brewster angle and a quarter wave plate, and a reference beam channel containing a reflector and a half wave as well as a mixer, a lens and a photodetector installed in the spatial alignment channel of the reference and probing beams, and m the output of the photodetector is connected to the input of the converted Doppler signal processing unit, and a monostatic transceiver antenna unit located along the probe radiation after the quarter-wave plate, characterized in that a second laser with linearly polarized radiation is oriented into it so that the polarization planes of the first and second lasers coincided, located in front of the first beam splitter unit information and switching beams, an acousto-optical modulator with a unit a control beam located in the channel for forming the reference beam in front of the mixer, a second beam splitter installed between the first beam splitter and the plate located at a Brewster angle and oriented so that part of the radiation of the probe beam is directed to the radiation power measuring unit, and the unit for calculating the concentration of substances along laser radiation propagation paths, one input of which is connected to the output of the Doppler signal processing unit, the second to the output of the power measurement unit, and the third to the output of the information unit and switching beams.
RU93058045A 1993-12-29 1993-12-29 Laser doppler meter RU2106658C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93058045A RU2106658C1 (en) 1993-12-29 1993-12-29 Laser doppler meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93058045A RU2106658C1 (en) 1993-12-29 1993-12-29 Laser doppler meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93058045A RU93058045A (en) 1996-11-20
RU2106658C1 true RU2106658C1 (en) 1998-03-10

Family

ID=20151062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93058045A RU2106658C1 (en) 1993-12-29 1993-12-29 Laser doppler meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2106658C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629642C1 (en) * 2016-08-15 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Doppler speed calculator of object movement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FR 2556841 (OFFICE NATIONAL D'ETUOES ET DE RECHERCHES AEROSPATIALES), 21.06.85, G 01 P 5/00, G 01 S 17/58. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629642C1 (en) * 2016-08-15 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Doppler speed calculator of object movement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Foremen et al. 8C2-fluid flow measurements with a laser Doppler velocimeter
US5339155A (en) Optical wavelength modulated long-path gas monitoring apparatus
CN104808193B (en) F P etalon Rayleigh scattering Doppler's frequency discrimination devices based on unpolarized Amici prism
CN105334519B (en) More atmospheric parameters based on triple channel F-P etalons while detected with high accuracy laser radar system
US3860342A (en) Dual-wavelength scanning doppler velocimeter
CN107193015A (en) Ultraviolet three frequencies high spectral resolution lidar system and its detection method based on F P etalons
US3843258A (en) Dual beam absorption type optical spectrometer
US3364351A (en) Method and apparatus for detecting and measuring water vapor and oxygen in the ambient atmosphere
Shen et al. Fabry–Perot etalon-based ultraviolet trifrequency high-spectral-resolution lidar for wind, temperature, and aerosol measurements from 0.2 to 35 km altitude
US3424531A (en) Distance measuring instrument using a pair of modulated light waves
US4847512A (en) Method of measuring humidity by determining refractive index using dual optical paths
CN109828261A (en) The detection method and device of atmospheric laser radar
RU2106658C1 (en) Laser doppler meter
US3721500A (en) Instrument for measuring the depolarization of backscattered light
US3459951A (en) Photometric analyzer for comparing absorption of wavelength of maximum absorption with wavelength of minimum absorption
US2900866A (en) Radiation comparison systems
US3756726A (en) Spectral analysis utilizing a beam-switching optical system
Takagi et al. Measurement of UHF ultrasonic attenuation in liquids by optical heterodyne method
Zissis Infrared technology fundamentals
RU2227303C2 (en) Laser doppler meter
Shen et al. Quad-Fabry-Perot etalon based Rayleigh Doppler lidar for 0.2-60km altitude wind, temperature and aerosol accurate measurement
US3630621A (en) Measurement of visibility through a fluid using polarized light
Tan et al. Performance comparison of Fabry-Perot and Mach-Zehnder interferometers for Doppler lidar based on double-edge technique
SU1091076A1 (en) Optical doppler meter of reynolds stresses in liquid or gas flow
SU1067449A1 (en) Two-dimensional signal spatial spectrum coherent optical analyzer