SU1278713A1 - Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты) - Google Patents

Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты) Download PDF

Info

Publication number
SU1278713A1
SU1278713A1 SU853920625A SU3920625A SU1278713A1 SU 1278713 A1 SU1278713 A1 SU 1278713A1 SU 853920625 A SU853920625 A SU 853920625A SU 3920625 A SU3920625 A SU 3920625A SU 1278713 A1 SU1278713 A1 SU 1278713A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
optical
axis
mixer
meter
beams
Prior art date
Application number
SU853920625A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Михайлович Землянский
Валерий Васильевич Рубан
Николай Анатольевич Фот
Original Assignee
Институт Проблем Прочности Ан Усср
Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср
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 Институт Проблем Прочности Ан Усср, Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср filed Critical Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority to SU853920625A priority Critical patent/SU1278713A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1278713A1 publication Critical patent/SU1278713A1/ru

Links

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к средствам измерени  скорости движени  потока жидкости или газа и позвол ет измерить две ортогональные проекции вектора скорости, одна из которых нанравлена вдоль оптической оси устройства . Оптические оси 7 и 8 приемных каналов 5 и 6 расположены под углами Р к оптической оси лазера 1, освещающего измерительный объем 4. Выделенные в каждом приемном канале .5 и 6 под углами г к его оси Ю 00 к

Description

рассе нные пучки 9, 10 и 1, 12 смешиваютс  и поступают на фотоприемники 25 и 2.6 и далее на смеситель 27, в выходном сигнале которого фильтром 28 нижних частот выдел ют сигнал с частотой, пропорциональной составл ющей скорости V (проекци  вектора скорости потока на ось X ), а фильтром 29 верхних частот выдел ют сигнал с частотой, пропорциональной составл ющей скорости V. (проекци  вектора скорости потока на ось OZ). Эти сигналы поступают на измерители 30 и .31 доплеровской частоты соответственно . Представлены варианты устройства, 2 с.п. ф-лы 5 4 ил.

Claims (2)

  1. Изобретение относитс  к средствам измерени  скорости движени  потока жидкости или газа и может быть ис пользовп)ю дл  измерени  двух ортогональных проекций вектора скорости двумерного потока оптическими средствами . Целью изобретени   вл етс  измерение двух ортогональных проекций вектора скорости, одгга из которых направлена вдоль оси лазера, (первый вариант) и измерение двух ортогональных проекций вектора скорости больша  из которых направ.лена вдоль оси лазера, а также певьниение помехоустойчивости (второй вариант). Иа фиг, приведена функциональн схема оптического доплеровского измерител  скорости потока,жидкости или газа согласно первому варианту устройства; на фиг. 2 - то же, вто рой вариант; на фиг, 3 - геометри  рассе нных пучков в системе координат OXZ; на фиг, 4 - конструкци  составной призмы-смесител , Оптический доплеровский измеритель скорости потока, жидкости или газа (фиг. 1) состоит из лазера 1, излучающего пучок 2 на длине волны , фокусирующего объектива 3, зоны 4.измерени , через которую со скоростью V проходит исследуемый поток под углом оси OZ, двух идентич ных оптических каналов 5 и 6, которые имеют оптические оси 7 и 8, направленные под углами р к оси схемы OZ, собирают рассе нные пучки 9, 10 и 11, 12 и содержат приемные объективы 13 и 14., распололсенные на фоку ном рассто нии F от зоны 4 измерени непрозрачные экраны с отверст НИИ 15 и 16 дл  выделе ш  рассе нных пучков под углами к оптической оси канала, зеркала 17 и 18, составные призмы-смесители 19 и 20, на выоде которых образуютс  смешанные пучки 21, 22 и 23., 24, а также фоториемники 25 и 26, смесител  27, ильтра 28 нижних частот, фильтра 29 ерхних частот и двух измерителей 30 31 доплеровской частоты. На фиг, 2 (второй вариант устройства ) в отличие от первого варианта имеетс  один приемный объектив 32 общий дл  обоих оптических каналов. На фиг, 3 приведена геометри  рассе нных пучков дл  первого варианта устройства. Первый оптический канал выдел ет рассе нные пучки 9 и 10, имеющие волновые векторы К- и К соответственно. Второй оптический канал выдел ет рассе нные пучки 1 1 и 12 с волновыми векторами К, н К Разностные волновые векторы К,, и К расположены симметрично под одинаковыми углами у по отношению к оси OZ, Остальные обозначени  такие же как на фиг, 1, Геометри  рассе нных пучков дл  второго варианта устройства строитс  аналогично, отличи  определ ютс  только направлением вьщеленных рассе нных пучков 9, 10 и 11, 12, т,е, величиной углов о( и В , На фиг, 4 представлена конструк1 ;и  составной призмы-смесител  19, состо щей из призмы 33 полного внутреннего отражени  и призмы-ромба 34, у которых обща  грань 35 имеет полупрозрачное покрытие, а грань 36 .зеркальное. Обе грани 35 и 36 составнон призмы-смесител  выполн ютс  под углом чЬ к ее основанию. Устройство (фиг, 1) работает сле дующим образом. Лазер 1 излучает монохроматический луч 2,- направленный вдоль оптической оси OZ. Фокусирующий объектив 3 фокусирует луч 2 в точке 4 (измерительный объем), через которьй со скоростью V движетс  поток жидко ти или газа. Первый 5 и второй 6 оп тические каналы устроены идентично и предназначены дл  приема рассе нного излучени , идущего из освещенной точки 4, Оптическа  ось 7 перво го канала и оптическа  ось 8 второг канала расположена в одной плоскост с оптической осью OZ устройства и пересекают ее в точке 4 под одинако выми углами . При этом первый оптический канал выдел ет рассе нные пучки 9 и 10 под углами относитель но своей оптической оси 7 при помощи приемного объектива 13 и непрозрачного экрана 15 с двум  отверсти ми. Вьщеленные пучки 9 и 10 пространственно совмещаютс  двухлучевым интерферометром , состо щим из зеркала 17 и составной призмы-смесител  19. Сме щанные пучки 21 и 22 направл ютс  на фотоприемник 25, на выходе которого в результате оптического гетеродинировани  образуетс  высокочастотный сигнал на частоте aJ,2K sin I V cos(f -oi) где К -.- модуль волнового вектора лазерного излучени  с длиной волны Д , у - угол между осью OZ и направлением разностного вектора К К,-К5, выделенных пучков 9 и 10 (фиг. 3), Ы.- угол между осью OZ и направлением вектора скорости (фиг. I и З). Второй оптический канал выдел ет рассе нные пучки I1 и 12 также под относительно своей оптичес углами кой оси 8 при помощи приемного объек тива 14 и непрозрачного экрана 16 с двум  отверсти ми. Выделенные пучки 11 и 12 пространственно совмещаютс  двухлучевым интерферометром, состо щим из зеркала 18 и составной-призмы-смесител  20. Смешанные пучки 23 и 24 направл ютс  на фотоприемник 26, на выходе которого в результате оптического гетеродинировани  образуетс  высокочастотный сигнал на чатоте 0 -2К sin I V cos ( Jf , (2) где у - угол между осью OZ и направлением разностного вектора К Kgj -Ks22 выделенных пучков 11 и i2 (фиг. 3), Высокочастотные сигналы с выхода фотоприемника 25 первого оптического канала 5 и с выхода фотоприемника 26 второго оптического канала 6 поступают соответственно на первый и второй входы смесител  27. Сигнал с выхода смесител  поступает на входы фильтра 28 нижних частот и фильтра 29 верхних частот. На выходе 28 фильтра нижних частот вьщел етс  сигнал разностной частоты Jg, COS , (З) где V - проекци  вектора скорости потока V на ось ОХ. Этот сигнал поступает на вход первого измерител  доплеровской частоты 30. На выходе фильтра 29 верхних частот вьщел етс  сигнал суммарной частоты ,,sin sin, где V - проекци  вектора скорости потока V на ось OZ, Этот сигнал поступает далее на вход второго измерител  31 доплеровской частоты. Таким образом, частота сигнала, поступающего на вход первого измерител  30 доплеровской частоты, определ етс  выражением (3) и однозначно св зана через параметры устройства (углы ot и р и длину волны лазера ) с величиной проекции вектора скорости V , а частота сигнала, поступающего на вход второго измерител  31 доплеровской частоты, определ етс  выражением (4) и однозначно св зана через те же параметры устройства (углы 0 и р и длину волны лазера Д ) с величиной проекции векора скорости V , при этом оси ОХ OZ ортогональны между собой, прием ось OZ направлена вдоль оптиеской оси лазера, совпадающей с опической осью устройства. Составна  призма-смеситель позвол ет достичь повьшени  помехоустойчивости за счет того, что, например, в первомоптическом канале 5 луч 10 (фиг. 1 и 4), повернутый зеркалом 17, смешиваетс  с лучом 9на полупрозрачной грани 35 призмы 19. При этом часть смеша нного пучка 21 далее поступает на фотоприемник 25. Друга  часть смешанного пучка 22, отразившись от грани 36 призмы 19, также направл етс  на фотоприемник 25. Такой конструкцией составной призмысмесител  достигаетс  увеличение в два раза полезного сигнала,подаваемого на фотоприемник 25. Аналогично работает составна  призма-смеситель 20 во втором оптическом канале 6 - смешанные лучи 23 и 24 направл ютс  на фотоприемник 26 Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (по второму варианту) работает аналогично первому. Отличие состоит в том, что приемный объектив 32 (фиг. 2)  вл етс  общим дл  обоих оптических каналов 5 и 6, кроме того наличие дополнительных третьих отверстий в непрозрачных экраьах 15 и 16 позвол ет сделать угол d. больге , а угол р меньше по величине. Сле довательно, как видно из выралчений (З) и (4), устройство (по второму ва рианту) имеет чувствительность в направлении оси ОХ больше, чем в направлении оси OZ,, что позвол ет измер ть с высокой точностью две проек ции скорости потока в реальном масштабе времени, одна из которых, боль ша  по абсолютной величине, направлена вдоль оптической оси лазера OZ А значительное увеличение угла о, вызывает увеличение чувствительности устройства как в направлении оси ОХ так и в направлении оси OZ. Формула изобретени 1. Оптический доплеровский измер тель скорости потока жидкости или газа, содержащий последовательно ус тановленные и оптически согласованные лазер, фокусирующий объектив, : первый оптический канал, включающий приемный объектив,непрозрачный экран с двум  отверсти ми,- двухлуче вой интерферометр в виде зеркала и призмы-смесител , фотоприецник и из меритель доплеровской частоты, о тл и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью измерени  двух ортогональных проек дий вектора скорости, одна из которых направлена вдоль оси лазера, в него введен второй оптический канал , идентичный первому, смеситель, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот и второй измеритель доплеровской частоты, при этом оптические рси первого и второго оптических каналов расположены в одной плоскости с оптической осью устройства и пересекают ее в измерительном объеме под одинаковыми углами, а выходы фотоприемников соединены соответственно с первым и вторым входами смеср тел , выход смесител  соединен с входом фильтра нижних частот и входом фильтра верхних частот, выход, фильтра нижних частот соединен с входом первого измерител  доплеровской частоты, а выход фильтра верхних частот соединен с входом второго измерител  доплеровской частоты.
  2. 2. Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа, содержащий последовательно уст-ановленные и оптически согласованные лазер, фокусируюо);ий объектив, первый оптический канал, включающий приемный объектив, непрозрачный экран с двум  отверсти ми, двухлучевой интерферометр в виде зеркала и призмы-смесител , фотоприемник и измеритель доплеровской частоты, о т л ич .ающий с   тем, что, с целью измерени  двух ортогональных проекций вектора скорости, больша  из которых направлена вдоль оси лазера, а также повышени  помехоустойчивости , в него введён второй оптический канал, идентичный ггервому, смеситель , фильтр вврхнргх частот, фильтр нижних частот и второй измеритель доплеровской частоты, при зтом в обоих непрозрачных экранах выполнены третьи отверсти , а первые и вторые отверсти  в экранах расположены напротив друг друга, оптические оси первого и второго оптических каналов расположены в одной плоскости с огггической осью ус1ройства и пересекают ее в измерительном объеме под одинаковыми углами, а выходы фотоприемников соединены соответств .енно с первым и вторым входами смесител , выходСмесител  соединен с входом фильтра нижних частот и с входом фильтра верхних частот, выход фильтра нижних частот соединен с входом первого измерител  доплеровской частоты, а выход фильтра . верхних частот соединен с входом второго измерител  доплеровской частоты .
    ZH
    30
    л
    ФигМ
SU853920625A 1985-07-01 1985-07-01 Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты) SU1278713A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853920625A SU1278713A1 (ru) 1985-07-01 1985-07-01 Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853920625A SU1278713A1 (ru) 1985-07-01 1985-07-01 Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1278713A1 true SU1278713A1 (ru) 1986-12-23

Family

ID=21186166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853920625A SU1278713A1 (ru) 1985-07-01 1985-07-01 Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты)

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1278713A1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1053005, кл. G 01 Р 3/36, 1983. Авторское свидетельство СССР № 396096, кл. G 01 Р 3/36, 1974. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5294806A (en) Optical submicron aerosol particle detector
US4576479A (en) Apparatus and method for investigation of a surface
US4451147A (en) Refractometer
US5504719A (en) Laser hydrophone and virtual array of laser hydrophones
US5268739A (en) Laser apparatus for measuring the velocity of a fluid
US3860342A (en) Dual-wavelength scanning doppler velocimeter
GB2148497A (en) Liquid refractometer
US4263002A (en) Differential doppler technique for on-axis backscatter measurements
US3533702A (en) Multipurpose optical measuring device for determining the position of an object in two coordinates
US3552857A (en) Optical device for the determination of the spacing of an object and its angular deviation relative to an initial position
SU1278713A1 (ru) Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа (его варианты)
US4171915A (en) Laser interferometer probe
US3427108A (en) Electro-optical apparatus for monitoring rotational movement of a body
US11360294B2 (en) Optical sensor
US4105335A (en) Interferometric optical phase discrimination apparatus
DK159946B (da) Fremgangsmaade og apparat til maaling af stroemningsvektorer i gasstroemme
SU1091076A1 (ru) Оптический доплеровский измеритель напр жений Рейнольдса в потоке жидкости или газа
EP0100357A4 (en) METHOD AND MEANS FOR USE OF APODIZED BEAMS.
SU1099284A1 (ru) Лазерный доплеровский измеритель скорости
SU1037063A1 (ru) Интерферометрическое устройство дл измерени рассто ний и изменени рассто ний
EP0334820A2 (en) Self-focusing optical system for spectrophotometric measurements and the like, with optical fiber sensors
RU2337331C1 (ru) Способ измерения азимута плоскости поляризации оптического излучателя
SU882322A1 (ru) Лазерный доплеровский микроскоп
RU1396744C (ru) Способ корреляционного анализа газов и устройство для его осуществления
SU1693467A1 (ru) Оптический анализатор дисперсного состава двухфазного потока