RU2451939C1 - Способ измерения поля скоростей - Google Patents
Способ измерения поля скоростей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451939C1 RU2451939C1 RU2010154614/28A RU2010154614A RU2451939C1 RU 2451939 C1 RU2451939 C1 RU 2451939C1 RU 2010154614/28 A RU2010154614/28 A RU 2010154614/28A RU 2010154614 A RU2010154614 A RU 2010154614A RU 2451939 C1 RU2451939 C1 RU 2451939C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- velocity field
- irregularities
- doppler signals
- doppler
- inhomogeneities
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к дистанционным измерениям векторного поля скоростей и может быть использовано для измерения поля скоростей в жидкостях и газах. Согласно изобретению, способ измерения поля скоростей заключается в излучении когерентного немодулированного излучения в различных направлениях зондирования, регистрации излучения, рассеянного неоднородностями, которые увлекаются полем скоростей, выделении доплеровских сигналов, обусловленных движением неоднородностей. Особенность способа заключается в том, что регистрацию излучения, рассеянного неоднородностями, и выделение доплеровских сигналов проводят в различных направлениях многократно (циклично), с задержкой, не меньшей времени смены неоднородностей в измеряемой области. Для каждого цикла измерений по суммарной мощности доплеровских сигналов в различных направлениях зондирования получают распределение неоднородностей в пространстве, а по корреляции между распределением неоднородностей в пространстве и спектральной плотностью доплеровских сигналов определяют поле скоростей. Благодаря этому, может быть повышена точность измерений поля скоростей. 1 ил.
Description
Изобретение относится к дистанционным измерениям векторного поля скоростей, например поля скоростей в жидкостях и газах.
Известен способ определения профиля проекций скоростей на направление измерений, основанный на излучении непрерывного немодулированного излучения на двух длинах волн, с различным ослаблением в среде распространения и получения информации о дальности по отношению спектральных плотностей доплеровского сигналов на этих длинах волн [1].
Недостатком данного метода являются требования монотонной зависимости проекции скорости от дальности.
Известен способ определения поля скоростей, основанный на измерении профиля отражаемости вдоль каждой трассы за счет излучения импульсного сигнала и одновременного измерения доплеровского спектра вдоль трассы непрерывной доплеровской системой с последующим вычислением зависимостей проекций скоростей рассеивателей на направление зондирования от дальности по взаимной корреляции между доплеровским спектром и распределением отражаемостей вдоль трассы зондирования.
Недостатком данного метода является необходимость зондирования трассы импульсным излучением и ограничение точности и пространственного разрешения длительностью импульсов.
Наиболее близким аналогом является томографический метод определения профиля ветра по интегральным доплеровским проекциям, полученным вдоль многообразия прямых, описанный в [3], в котором излучается непрерывное немодулированное излучение, регистрируются доплеровские спектры сигнала, рассеянного в обратном направлении, а информацию о высоте Н и соответствующей скорости V получают из сравнения мощности излучения, пришедшего от нижнего слоя рассеивателей с переменой высотой по формуле
где H - текущая высота,
V - текущая скорость, соответствующая текущей высоте,
F(h) - зависимость принимаемой мощности сигнала от высоты,
A - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров измерительной системы,
S(ν) - спектральная плотность мощности регистрируемого доплеровского сигнала,
V0 - скорость ветра на высоте расположения измерительной системы (на нулевой высоте).
В данном соотношении коэффициент A определяется из условия нормировки по мощности сигнала вдоль всего луча зондирования.
Однако данный метод доплеровской томографии применим лишь при монотонной зависимости проекции измеряемой скорости от высоты V(H) и однородном распределении рассеивателей в пространстве. Он приводит к большим погрешностям при нарушении этих условий.
Технический результат предложенного способа заключается в повышении точности измерений за счет многократного повторения цикла измерений с задержкой не меньшей времени смены рассеивателей в области регистрации сигнала, получения распределения неоднородностей в пространстве методом реконстуктивной томографии для каждого цикла измерений по суммарной мощности доплеровских сигналов, полученных в различных направлениях зондирования, и определение поля скоростей по корреляции между распределением неоднородностей в пространстве и спектральной плотностью доплеровских сигналов.
В отличие от способа, предложенного в [3], в предлагаемом способе наличие неоднородностей является фактором, который улучшает точность восстановления поля скоростей.
На чертеже показана схема измерения двумерного поля скоростей в жидкости, протекающей в некоторой области, при использовании приемопередатчика, состоящего из набора источников излучения и приемников (доплеровский томограф).
Пример определения двумерного поля скоростей в жидкости, протекающей по некоторой области, представлен на чертеже. Область измерений 1 зондируется оптической системой, состоящей из набора приемо-передающих элементов 2, состоящих из источников и совмещенных приемников оптического когерентного излучения. Набор приемопередающих элементов формирует блок 3, проводящий регистрацию рассеянного неоднородностями 4 изучения вдоль набора параллельных прямых. Блок 3 может вращаться вокруг области 1, проводя цикл измерений на многообразии параллельных прямых. Предполагается, что один цикл измерений происходит за время, при котором смещением неоднородностей можно пренебречь.
При дистанционном зондировании сплошной среды сечение рассеяния в каждом элементе постранства за счет смены рассеивателей в потоке флуктуирует вокруг некоторого среднего значения. С периодичностью смены рассеивателей в зондируемой области цикл измерений повторяют. Для каждого цикла по мощности рассеянного излучения вдоль каждого луча (интеграла от доплеровских спектров) на основе преобразования Радона получают распределение неоднородностей в пространстве. В результате, для каждого цикла измерений получают набор доплеровских спектров вдоль многообразия прямых и профили отражаемости вдоль тех же прямых. А по корреляции между полем неоднородностей и доплеровскими спектрами определяют зависимость проекции скорости от координаты вдоль каждой прямой и все поле скоростей.
Изобретательский уровень предлагаемого технического решения подтверждается отличительной частью формулой изобретения.
Литература
1. Стерлядкин В.В. Авторское свидетельство СССР №1795372, кл. G01P 5/00, 1990.
2. Стерлядкин В.В. Патент №2032180, кл. G01P 5/00.
3. Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Доплеровская томография в радиолокационной метеорологии, Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1990. Т.26. №1. С.47-54. (прототип).
Claims (1)
- Способ измерения поля скоростей, заключающийся в излучении когерентного немодулированного излучения в различных направлениях зондирования, регистрации излучения, рассеянного неоднородностями, которые увлекаются полем скоростей, выделении доплеровских сигналов, обусловленных движением рассеивателей, отличающийся тем, что регистрация излучения, рассеянного неоднородностями, и выделение доплеровских сигналов проводят в различных направлениях многократно (циклично) с задержкой, не меньшей времени смены рассеивателей в области регистрации сигнала, для каждого цикла измерений по суммарной мощности доплеровских сигналов в различных направлениях зондирования получают распределение неоднородностей в пространстве, а по корреляции между распределением неоднородностей в пространстве и спектральной плотностью доплеровских сигналов определяют поле скоростей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154614/28A RU2451939C1 (ru) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Способ измерения поля скоростей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010154614/28A RU2451939C1 (ru) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Способ измерения поля скоростей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2451939C1 true RU2451939C1 (ru) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010154614/28A RU2451939C1 (ru) | 2010-12-31 | 2010-12-31 | Способ измерения поля скоростей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451939C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805031C1 (ru) * | 2023-01-09 | 2023-10-10 | Алексей Андреевич Калмыков | Радиолокационно-томографическая система измерения параметров ветровых потоков |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032180C1 (ru) * | 1992-12-30 | 1995-03-27 | Виктор Вячеславович Стерлядкин | Способ определения поля скоростей |
US6535158B2 (en) * | 2000-03-15 | 2003-03-18 | Utah State University Research Foundation | Kinematic analysis of conically scanned environmental properties |
JP2003270261A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 局所空間平均粒子追跡法 |
JP2007187637A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Tohoku Univ | 固体粒子供給装置および固体粒子濃度調整方法とその製造方法 |
SU1840690A1 (ru) * | 1969-02-21 | 2008-06-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Гидроакустический способ измерения скорости течения |
US7638338B2 (en) * | 2004-09-09 | 2009-12-29 | Atomic Energy Council - Institute Of Nuclear Energy Research | Measurement and calibration method for sample injection volume and mobile phase delivery rate in a ultra micro-scale liquid phase delivery system |
JP4577193B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2010-11-10 | パナソニック電工株式会社 | 粒子追跡法を用いた流場計測方法 |
JP2010276405A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Ihi Corp | 粒子付着防止装置及び方法並びに観測窓 |
-
2010
- 2010-12-31 RU RU2010154614/28A patent/RU2451939C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1840690A1 (ru) * | 1969-02-21 | 2008-06-20 | ОАО "Концерн "Океанприбор" | Гидроакустический способ измерения скорости течения |
RU2032180C1 (ru) * | 1992-12-30 | 1995-03-27 | Виктор Вячеславович Стерлядкин | Способ определения поля скоростей |
US6535158B2 (en) * | 2000-03-15 | 2003-03-18 | Utah State University Research Foundation | Kinematic analysis of conically scanned environmental properties |
JP2003270261A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-09-25 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 局所空間平均粒子追跡法 |
US7638338B2 (en) * | 2004-09-09 | 2009-12-29 | Atomic Energy Council - Institute Of Nuclear Energy Research | Measurement and calibration method for sample injection volume and mobile phase delivery rate in a ultra micro-scale liquid phase delivery system |
JP4577193B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2010-11-10 | パナソニック電工株式会社 | 粒子追跡法を用いた流場計測方法 |
JP2007187637A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Tohoku Univ | 固体粒子供給装置および固体粒子濃度調整方法とその製造方法 |
JP2010276405A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Ihi Corp | 粒子付着防止装置及び方法並びに観測窓 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Горелик А.Г., Стерлядкин В.В. Доплеровская томография в радиолокационной метеорологии, Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1990, т.26, №1, с.47-54. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805031C1 (ru) * | 2023-01-09 | 2023-10-10 | Алексей Андреевич Калмыков | Радиолокационно-томографическая система измерения параметров ветровых потоков |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Muste et al. | Practical aspects of ADCP data use for quantification of mean river flow characteristics; part I: moving-vessel measurements | |
McLelland et al. | A new method for evaluating errors in high‐frequency ADV measurements | |
JP5961188B2 (ja) | 流体の移動の半径方向速度の遠隔測定から該流体の運動を決定する方法及び装置 | |
RU2447280C1 (ru) | Способ определения уровня жидкости в нефтяной скважине | |
Bühl et al. | Combined vertical-velocity observations with Doppler lidar, cloud radar and wind profiler | |
CN113302459B (zh) | 非侵入式敞开通道流量计 | |
RU2343502C2 (ru) | Способ и система определения положения наблюдаемого объекта по глубине в водной среде | |
KR102156396B1 (ko) | 초음파반사율 및 수심을 이용한 다중회귀분석을 통해 부유사농도를 추정하는 방법 | |
CN103412137B (zh) | 旋转因子中和测速方法和装置 | |
Quaresma et al. | Comparative analysis of particle image velocimetry and acoustic Doppler velocimetry in relation to a pool-type fishway flow | |
Zedel et al. | Turbulence measurements in a jet: Comparing the Vectrino and VectrinoII | |
RU2518009C1 (ru) | Корреляционный способ повышения разрешения по скорости и дальности для импульсных доплеровских систем с внутриимпульсной когерентной обработкой | |
RU2451939C1 (ru) | Способ измерения поля скоростей | |
RU2465606C1 (ru) | Адаптивный способ оперативного дистанционного измерения скорости и направления ветра | |
Shen et al. | A two-dimensional acoustic sediment flux profiler | |
RU2548120C1 (ru) | Способ дистанционного определения скорости приводного ветра | |
Muste et al. | Measurement of free-surface flow velocity using controlled surface waves | |
Nguyen et al. | Measurements of single-phase and two-phase flows in a vertical pipe using ultrasonic pulse Doppler method and ultrasonic time-domain cross-correlation method | |
CN115792273B (zh) | 用于测量流体流速的方法、测流设备和计算机存储介质 | |
Cadel et al. | Time-domain cross-correlation scan DGV (CCS-DGV) for mean-velocity boundary layer measurements | |
Perret et al. | A priori analysis of the performance of cross hot-wire probes in a rough wall boundary layer based on stereoscopic PIV | |
RU2494422C2 (ru) | Лазерный дистанционный способ оценки мгновенной скорости и направления ветра | |
RU2585793C1 (ru) | Способ определения вертикального профиля ветра в атмосфере | |
RU2477498C1 (ru) | Метод мониторинга вертикального распределения скорости звука в условиях мелководных акваторий | |
RU2790930C1 (ru) | Способ определения вертикального профиля интенсивности оптической турбулентности в атмосфере |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150101 |