SU1509807A1 - Method of determining swirl field - Google Patents

Method of determining swirl field Download PDF

Info

Publication number
SU1509807A1
SU1509807A1 SU874304463A SU4304463A SU1509807A1 SU 1509807 A1 SU1509807 A1 SU 1509807A1 SU 874304463 A SU874304463 A SU 874304463A SU 4304463 A SU4304463 A SU 4304463A SU 1509807 A1 SU1509807 A1 SU 1509807A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
light
vorticity
polarization
field
liquid
Prior art date
Application number
SU874304463A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Киселев
Евсей Исаакович Якубович
Original Assignee
Институт прикладной физики АН 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 прикладной физики АН СССР filed Critical Институт прикладной физики АН СССР
Priority to SU874304463A priority Critical patent/SU1509807A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1509807A1 publication Critical patent/SU1509807A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение предназначено дл  изучени  физических процессов в жидкости в лабораторных услови х. Цель изобретени  - обеспечение возможности определени  пол  завихренности в реальном масштабе времени с высокой точностью. Способ заключаетс  в том, что через жидкость пропускают линейно пол ризованный свет. Затем в прошедшем через жидкость свете выдел ют компоненту с пол ризацией, перпендикул рной пол ризации падающего на жидкость света, и фазой, совпадающей с фазой компоненты прошедшего света с пол ризацией, параллельной пол ризации падающего света. Выделенную компоненту света используют дл  визуализации пол  завихренности, а по распределению интенсивности света в плоскости, перпендикул рной направлению его распространени , измер ют поле завихренности. 3 ил.The invention is intended to study the physical processes in liquids under laboratory conditions. The purpose of the invention is to make it possible to determine the vorticity field in real time with high accuracy. The method is that linearly polarized light is passed through the liquid. Then, in the light passing through the liquid, a component is isolated with a polarization, perpendicular polarization of the light incident on the liquid, and a phase that coincides with the phase of the transmitted light component with a polarization parallel to the polarization of the incident light. The selected light component is used to visualize the field of vorticity, and the field of vorticity is measured from the distribution of the light intensity in a plane perpendicular to the direction of its propagation. 3 il.

Description

Изобретение относитс  к области изучени  физических процессов в жидкости в лабораторных экспериментах.The invention relates to the field of studying physical processes in liquids in laboratory experiments.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и обеспечение определени  пол  завихренности в реальном масштабе рременн.The aim of the invention is to improve the accuracy and ensure the determination of the field of vorticity in real time.

На фир,1 и 2 представлены схемы даух устройств, различн|11М образом реализующих данный способу на фиг.З схема, по сн юща  работу резонансного усилител  в устройстве, изображенном на фиг.2. On the firm, 1 and 2, diagrams of douh devices are presented, variously implementing this method in Fig. 3, a diagram explaining the operation of a resonant amplifier in the device shown in Fig. 2.

Устройство, изображенное на фиг.1, содержит источник 1 света, оптически св занный через пол ризатор 2 с расположенными последовательно расшир ющим телескопом 3, кюветой 4 с исследуемой жидкостью, вращателем 5 плоскости пол ризации и отражающим зеркалом 6, оптически св занные через пол ризатор 2 с кюветой 4 последовательно расположенные расшир ющий телескоп 7, объектив В и фотоиндикатор 9.The device shown in Fig. 1 contains a light source 1, optically coupled through a polarizer 2, arranged in series with an expanding telescope 3, a cuvette 4 with the liquid under study, a rotator 5 of the polarization plane and a reflecting mirror 6 optically coupled through a polarizer 2 with a cuvette; 4 consecutively located extending telescope 7, lens B and photo indicator 9.

В качестве источника 1 света можно использовать любой стандартньп осветитель, формирующий на выходе параллельный пучок света, например промышленный газовьй лезер ЛГ-79-1. В качестве пол ризатора 2 может быть использована призма Глана илиAs a source of light 1, you can use any standard illuminator that forms a parallel beam of light at the exit, for example, an industrial gas heater LG-79-1. As a polarizer 2, a Glan prism can be used or

СПSP

соwith

схsc

3150980731509807

анизотропный клин с оптической осью,anisotropic wedge with optical axis,

10ten

1515

2020

параллельной или перпендикул рной образующей двугранного угла при вершине Ю1нна.parallel or perpendicular to the forming dihedral angle at the top of U1nna.

Дл  создани  завихренности можно про качивать жидкость через неподвижную кювету или вращать герметически закрытую кювету с жидкостью вокруг некоторой оси (например, дл  цилиндрической кюветы - вокруг продольной оси) .To create vorticity, you can pump the fluid through a stationary cuvette or rotate a hermetically sealed cuvette with a liquid around a certain axis (for example, for a cylindrical cuvette - around the longitudinal axis).

Расшир ющие телескопы 3 и 7 могут отсутствовать, если источник света формирует световой пучок с апертурой, сравнимой с апертурой входного окна кюветы.Expanding telescopes 3 and 7 may be absent if the light source forms a light beam with an aperture comparable to the aperture of the entrance window of the cuvette.

В качестве вращател  5 плоскости пол ризации может быть использована  чейка Фараде .As a rotator 5 of the polarization plane, the Farade cell can be used.

В качестве фотоиндик 1тора может быть использован экран, фотоаппарат электронно-оптический преобразователь (ЭОП), фотоматрица и т.п.As a photo indicator of 1tor, a screen, a camera, an electro-optical converter (EOC), a photomatrix, etc. can be used.

Дл  исследовани  может быть вз та практически люба  жидкость, прозрачна  в использующемс  диапазоне длин волн.For research, almost any liquid can be taken, transparent in the wavelength range used.

Устройство, изображенное на фиг.25 обладает более высокой чувствительностью и содержит последовательно расположенные источник 10 монохроматического света, расшир ющий телескоп 11, кювету 12 с исследуемой жидкостью, сужающий телескоп 13, пол ризатор-модул тор 14, усилитель 15, оптически св занные элементом 16 св зи с последовательно расположенными резонансным усилителем 17, фильтром 18, расшир ющим телескопом 19 и ФОТО- JQ ризованного света.The device shown in Fig. 25 has a higher sensitivity and contains successively located source 10 of monochromatic light, an expanding telescope 11, a cuvette 12 with the liquid under study, a narrowing telescope 13, a polarizer-modulator 14, an amplifier 15 optically coupled with element 16 connections with successively located resonant amplifier 17, filter 18, expanding telescope 19, and PHOTOJQ light.

В качестве активной среды резон сного усилител  можно {- пользовать красители, пары щелочных металлов и т.п.As the active medium of a resonant amplifier, one can {- use dyes, vapors of alkali metals, etc.

Кювета и фотои щикатор аналогич ны описанным на фиг.1.The cuvette and photo light are similar to those described in figure 1.

Способ определени  пол  завихре ности заключаетс  в вьщелении в пр шедшем через движущуюс  жидкость с те компоненты, пропорциональной за вихренности. Распределение интенси ности света, обусловленное этой ко понентой в плоскости, перпендикул  ной направлению его распространени повтор ет распределение завихренно ти жидкости, через которую этот св прошел.The method of determining the vorticity field consists in injection into the fluid passing through the moving fluid with those components proportional to the vorticity. The distribution of the intensity of light, caused by this component in the plane perpendicular to the direction of its propagation, repeats the distribution of the vorticity of the fluid through which this light passed.

В тензоре диэлектрической прони емости двилсущейс  жидкости присутс вует член, пропорциональньй завихренности жидкостиThe dielectric constant tensor of a two-fluid liquid contains a term proportional to the vorticity of the liquid.

2525

|К с+ /1,0| K with + / 1,0

+ i-Ы+ i-Ы

ЭУкUk

, Эх; DV,, Eh; DV,

+ )+)

9Хк9HK

))

30thirty

3535

индикатором 20, источник 21 монохро- матического света, оптич ески св зан- ньй тем же элементом 16 св зи с элементами 17,18,19и20.By the indicator 20, the source 21 of monochromatic light, optically connected by the same communication element 16 with the elements 17,18,19 and 20.

В качестве источника 10 монохроматического света можно использовать твердотельньш или газовьй лазер,например лазер типа ЛТИПЧ.As a source of 10 monochromatic light, you can use a solid-state or gaseous laser, for example a laser of the LPIS type.

В качестве пол ризатора-модул тора 14 можно использовать пол ризаторыAs a polarizer-modulator 14, polarizers can be used.

Эх; ЭХкEh; EHK

Первое слагаемое о - диэлектри ческа  проницаемость неподвижной жидкости, второе и третье слагаемы возникают из-за движени  жидкости вызывают изменение пол ризации про ход щего света (динамооптический эффект), причем второе слагаемоеThe first term is about the dielectric constant of a stationary liquid, the second and third terms arise due to the movement of a liquid, causing a change in the polarization of the transmitted light (the dynamo-optical effect), and the second term

ч (:г-- + --} пропорционально тенh (: g-- + -} proportional to ten

сг X i Эх Cr X i Eh

зору деформации жидкости и приводи к эллиптической пол ризации проход щего через жидкость линейно пол deformation of the fluid and lead to elliptical polarization of the linear flow through the fluid

а элементы тензand elements of tenz

) ра) ra

i (i (

avKavK

третье слаthe third is weak

гаемое, rot vswag, rot v

4545

. - ЭУ; Эх; ЭХк. - EU; Eh; EHK

пропорциональны компонента , т,е, компонентам вектора завихренности. Это слагаемое опреде л ет поворот пол ризации проход ще го через жидкость линейно пол ризо ванного света, характер пол ризаци при этом не измен етс .proportional to the component, t, e, components of the vorticity vector. This term determines the rotation of the polarization of the linearly polarized light passing through the liquid, while the nature of the polarization does not change.

При падении линейно пол ризован-СГ t ilCl,U,C;n-riJ:l Jinns- rinVJ iiWJl l j:ju.lWhen falling linearly polarized-SG t ilCl, U, C; n-riJ: l Jinns-rinVJ iiWJl l j: ju.l

модул торы, работагощие на основе эф- света на слой движущейс  жидфекта Фараде .modulators operating on the basis of the effect of light on a layer of a moving liquid Farad.

В качестве усилител  15 можно ис- пользовать усилитель с активным элементом , подобным используемому в источнике 10.As amplifier 15, it is possible to use an amplifier with an active element similar to that used in source 10.

В качестве элемента 16 св зи можно использовать плоскопараллельнуш пластину.As the communication element 16, a plane-parallel plate can be used.

5555

кости толщиной L вектор Е амплитуды электрического пол  световой волны в прошедшем свете имеет видbones of thickness L the vector E of the amplitude of the electric field of a light wave in the transmitted light has the form

i/l(k L(i / l (k L (

ЕE

BbllBbll

Ео-ь2 ЕС EU-2 EU

л -. ,l - ,

gk L gk L

5.five.

rot Vrot V

1,one,

(2)(2)

00

5five

00

В качестве активной среды резонансного усилител  можно {- пользовать красители, пары щелочных металлов и т.п.As the active medium of a resonant amplifier, you can {- use dyes, alkali metal vapors, etc.

Кювета и фотои щикатор аналогичны описанным на фиг.1.The cuvette and photo light box are similar to those described in figure 1.

Способ определени  пол  завихренности заключаетс  в вьщелении в прошедшем через движущуюс  жидкость свете компоненты, пропорциональной завихренности . Распределение интенсивности света, обусловленное этой компонентой в плоскости, перпендикул рной направлению его распространени , повтор ет распределение завихренности жидкости, через которую этот свет прошел.The method for determining the vorticity field is to detect the light transmitted through the moving fluid by a component proportional to the vorticity. The distribution of the intensity of light caused by this component in the plane perpendicular to the direction of its propagation repeats the distribution of the vorticity of the fluid through which this light has passed.

В тензоре диэлектрической проницаемости двилсущейс  жидкости присутствует член, пропорциональньй завихренности жидкостиThe dielectric constant tensor of a two-fluid liquid contains a term proportional to the vorticity of the liquid.

Q ризованного света.Q of light.

5five

|К с+ /1,0| K with + / 1,0

+ i-Ы+ i-Ы

ЭУкUk

, Эх; DV,, Eh; DV,

+ )+)

9Хк9HK

))

00

5five

Эх; ЭХкEh; EHK

Первое слагаемое о - диэлектрическа  проницаемость неподвижной жидкости, второе и третье слагаемые возникают из-за движени  жидкости и вызывают изменение пол ризации проход щего света (динамооптический эффект), причем второе слагаемоеThe first term is about the dielectric constant of a stationary liquid, the second and third terms arise due to the movement of the liquid and cause a change in the polarization of the transmitted light (the dynamo-optical effect), and the second term

ч (:г-- + --} пропорционально тенсг X i Эх h (: g-- + -} in proportion to tens X i Eh

зору деформации жидкости и приводит к эллиптической пол ризации проход щего через жидкость линейно пол -deformation of the fluid and leads to elliptical polarization of the linear

а элементы тензо ) раand elements of tenzo) pa

i (i (

avKavK

третье слагаемое , rot vthird term, rot v

5five

. - ЭУ; Эх; ЭХк. - EU; Eh; EHK

пропорциональны компонентам , т,е, компонентам вектора завихренности. Это слагаемое определ ет поворот пол ризации проход щего через жидкость линейно пол ризованного света, характер пол ризации при этом не измен етс .proportional to the components, t, e, components of the vorticity vector. This term determines the rotation of the polarization of the linearly polarized light passing through the liquid, while the nature of the polarization does not change.

При падении линейно пол ризованГ t ilCl,U,C;n-riJ:l Jinns- rinVJ iiWJl l j:ju.lWhen falling linearly polarized, t ilCl, U, C; n-riJ: l Jinns-rinVJ iiWJl l j: ju.l

света на слой движущейс  жид5 light on a moving liquid layer

кости толщиной L вектор Е амплитуды электрического пол  световой волны в прошедшем свете имеет видbones of thickness L the vector E of the amplitude of the electric field of a light wave in the transmitted light is

i/l(k L(i / l (k L (

ЕE

BbllBbll

Ео-ь2 ЕС EU-2 EU

л -. ,l - ,

5.five.

rot Vrot V

1,one,

(2)(2)

где Ее,where is her

k л Gf k l Gf

тензорtensor

вектор амплитуды падающей на среду волны; волновое число;amplitude vector of wave incident on the medium; wave number;

(ЭУц + 9vi ч. xi Эх/ Я, -2- коэсйициенты. При выборе оси Z по направлени распространени  света, оси х - по направлению пол ризации падающего света в прошедшем через движущуюс  жидкость света нар ду с компонентой света(EUT + 9vi h. Xi Eh / I, -2 coescentors. When choosing the Z axis in the direction of light propagation, the x axis in the direction of polarization of the incident light in the light passing through the moving fluid along with the light component

Си Si

(Ьх ),(Bx)

, пол ризованной вдоль оси х по вл етс  компонента светаpolarized along the x axis the light component appears

с пол ризацией, перпендикул рной пол ризации падающего света, т.е. по (). Этаwith polarization, perpendicular polarization of the incident light, i.e. by (). This

л ризованна  вдоль оси уl rizovanna along the axis y

в первом приближе„ бЬИin the first approach

компонента Е (component E (

состоит из двух слагаемых, одно оторых пропорционально деформасреды , а другое - завихренности.consists of two terms, one from which is proportional to the deformation medium, and the other - to the vorticity.

/Ilk L/ Ilk L

. 6Ы. 6Y

EI EI

р1 Е,, ЭУхp1 E ,, Ehh

 8y

+ 1) Эх + 1) Eh

J J

(3)(3)

где Л - осева  компонента (z-компо- нента) вектора завихренности, Ji (rot v)ij . Первое слагаемое в этом выражении, пропорциональное дефор- 4ации, имеет фазу, перпендикул рную фазе компоненты Е , т.е. колеблет„бьч . с  в квадратуре с полем волны Е ,where A is the axial component (z-component) of the vorticity vector, Ji (rot v) ij. The first term in this expression, proportional to the deformation, has a phase that is perpendicular to the phase of the E component, i.e. shakes "bch" c in quadrature with the field of wave E,

а второе слагаемое, пропорциональное завихренности, имеет фазу, совпадаювЫ1and the second term, proportional to the vorticity, has a phase that coincides

с фазой компоненты Е , т.е. , вытwith a phase of component E, i.e. , you are t

щуюspu

синфазно с Е ,in-phase with E,

Таким образом, в прошедшем через движущуюс  жидкость эллиптически по- 45 л ризованном свете присутствует пропорциональна  завихренности жидкости компонента с пол ризацией, перпендикул рной пол ризации падающего линейно пол ризованного света, и фазой, 50 синфазна с , а компонента пол  Е,Thus, in the elliptic-polarized light transmitted through the moving fluid, there is a proportional to the fluid vorticity of the component with polarization, the perpendicular polarization of the incident linearly polarized light, and phase E, 50

циональна завихренности ж едкости. Эту пропорциональную завихренности жидкости компоненту можно отделить от компоненты Е J пропусканием све через пол ризатор. Распределение ин тенсивности света, обусловленное этой компонентой в плоскости, пер- пендикул рной направлен1Ж1 его распространени , повтор ет распределение завихренности жидкости через ко торую этот свет прошел. Визуализаци пол  завихренности можно осуществит по картине распределени  интенсивности света, обусловленного этой ко понентой, на фотоиндикаторе, установленном в плоскости, перпендикул рной направлению его распростране ни  . Измерение пол  завихренности осуществл етс  фотометрированием этой картины.It is rational of the vorticity of the fluid. This component, proportional to the vorticity of the liquid, can be separated from the component E J by passing it through a polarizer. The distribution of the intensity of light due to this component in the plane, the perpendicular direction of its propagation, repeats the distribution of the vorticity of the liquid through which this light has passed. The field of vorticity can be visualized by a picture of the distribution of the intensity of light caused by this component on the photo indicator mounted in a plane perpendicular to the direction of its propagation. The measurement of the vorticity field is carried out by photometric this pattern.

Работа устройства, представленного на фиг.2, также основана на тоThe operation of the device shown in FIG. 2 is also based on

что когшонента пол  Е,that kogshonenta floor E,

в формулеin the formula

(3), пропорциональна завихренности.(3) is proportional to the vorticity.

, II

10ten

50980765098076

в формуле (3), взаимно, а поворот i пол ризац1ш, обусловленный завихренностью среды (второе слагаемое в g формуле (3J), невзаимен (.фарадеевс- кого типа. Поэтому, если после прохождени  ;шнейно пол ризованного света через движущуюс  жидкость в пр мом направлении пропустить свет через жидкость в обратном направлении по тому же пути, развернув предварительно его пол ризац 1ю на 90, то изменение пол ризации, обусловленное деформацией среды, скомпенсируетс , а поворот пол риз.ации, обусловлен- ньпЧ завихренностью жидкости, удвоитс .in formula (3), mutually, and the rotation i is polarized due to the vorticity of the medium (the second term in g formula (3J) is non-reciprocal (Faradean type. Therefore, if after passing; auger-polarized light through the driving fluid into the In the opposite direction, passing light through the liquid in the opposite direction along the same path, having previously turned its polarization 1 пол by 90, the polarization change caused by the deformation of the medium is compensated, and the polarization rotation caused by the vorticity of the liquid doubled.

Следовательно, в дважды прошедшем (вперед и назад) через движущуюс  жидкость св.ете нар ду с компонентой света, пол ризованной вдоль оси хConsequently, in the double past (forward and backward) through the moving fluid, the light along with the component of light polarized along the x axis

1515

2020

х„6Ы1 ч x „6Ы1 h

(,Ь , ), будет присутствовать только та KONmoHeHTa света, пол ризованна (, B,), will only be present that KONmoHeHTa of light, polarized

25 вдоль оси у25 along the axis y

(кГ),(kg)

котора  пропорwhich is proportional

синфазна с , а компонента пол  Е,in phase with, and the component of the floor E,

циональна завихренности ж едкости. Эту пропорциональную завихренности жидкости компоненту можно отделить от компоненты Е J пропусканием света через пол ризатор. Распределение интенсивности света, обусловленное этой компонентой в плоскости, пер- пендикул рной направлен1Ж1 его распространени , повтор ет распределение завихренности жидкости через которую этот свет прошел. Визуализацию пол  завихренности можно осуществить по картине распределени  интенсивности света, обусловленного этой компонентой , на фотоиндикаторе, установленном в плоскости, перпендикул рной направлению его распространени  . Измерение пол  завихренности осуществл етс  фотометрированием этой картины.It is rational of the vorticity of the fluid. This component, proportional to the vorticity of a liquid, can be separated from the component E J by transmitting light through a polarizer. The distribution of the intensity of light due to this component in the plane, the perpendicular direction of its propagation, repeats the distribution of the vorticity of the liquid through which this light has passed. The vorticity field can be visualized by the pattern of the distribution of light intensity due to this component on the photo indicator mounted in a plane perpendicular to the direction of its propagation. The measurement of the vorticity field is carried out by photometric this pattern.

Работа устройства, представленного на фиг.2, также основана на том.The operation of the device shown in FIG. 2 is also based on that.

синфазна с , а компонента пол  Е,in phase with, and the component of the floor E,

что когшонента пол  Е,that kogshonenta floor E,

в формулеin the formula

синфазна с , а компонента пол  Е,in phase with, and the component of the floor E,

(3), пропорциональна завихренности.(3) is proportional to the vorticity.

, II

совпадающей с фазой компоненты прошедшего света с пол ризацией параллельной пол ризации падающего света.the phase of the transmitted light component with the polarization of the parallel polarization of the incident light.

В основу работы устройства дл  реализации способаj приведенного на фиг.1, положено то свойство, что изменение псл рнзащда,.обусловленное деформацией среды {.первое слагаемоеThe basis of the operation of the device for implementing the method j shown in Fig. 1 is the property that the change in the psrnstr condition due to the deformation of the medium {. The first term

5555

пропорциональна  деформаздии, колеблетс  в квадратуре с полем волныproportional to deformation, oscillating in quadrature with the wave field

„ выч„Calc

( (

Формируемый источником монохроматический линейно пол ризованньм вдоль оси X свет частоты , проход  через кювету с исследуемой жидкостью, приA monochromatic linearly polarized light along the X axis, a frequency light formed by the source, a passage through the cell with the liquid under study, with

15 15

обретает на выходе из кюветы эллиптическую пол ризацию, причем возникающа  деформаци  жидкости приводит к возникновению эллиптичности прошедшего света, а возникающа  завихренность приводит к повороту большой оси эллипса относительно оси х, оставл   характер пол ризации неизкенным. Дл  того, чтобы вьщелить компоненту света , пропорциональную завихренности, свет сначала пропускаетс  через пол ризатор-модул тор 14, в котором угол 8 наклона пол ризаш и прошедшего через него -света к оси у модулируетс  с частотой Д , выбираемой acquires elliptical polarization at the exit from the cuvette, and the resulting deformation of the liquid leads to the ellipticity of the transmitted light, and the resulting vorticity causes the major axis of the ellipse to rotate relative to the x axis, leaving the character of polarization unchanged. In order to select a light component proportional to the vorticity, the light is first passed through a polarizer-modulator 14, in which the angle of inclination 8 is polarized and the light passing through it to the y axis is modulated with a frequency D chosen by

с (t - врем  релаксации населенности активной среды усилител  . 17) и , При этом целесообразно выбрать амплитуду модул ции этого угла такой, чтобы на выходе пол ризатора- модул тора . 14 компоненты света c (t is the relaxation time of the population of the active medium of the amplifier. 17) and, It is advisable to choose the amplitude of the modulation of this angle so that the output of the polarizer-modulator. 14 light components

, выхout

sin 0, (Е ч +sin 0, (E h +

Е5E5

COSCos

былиwere

J уЬ O-it у Ч-LJ чJ u O-it u H-LJ h

одного пор дка (амплитуда Е света на выходе пол ризатора-модул тора 14 равна сумме этих компонент - закон Малюса) .one order of magnitude (the amplitude E of the light at the output of the polarizer-modulator 14 is equal to the sum of these components — the law of Malus).

Этот линейно пол ризованный и мо дулированньй с частотой Л свет используетс  в качестве подсветки в резонансном усилителе 17, в который одновременно направл етс  свет час- .тоты a7iiWo (фиг.З) от источника 21. В результате на выходе усилител  17 поле содержит член, пропорциональ- ньш Е I CWf), где Е ( - усиливаемое в нем поле частоты с«Э( .This linearly polarized and modulated light with frequency L is used as a backlight in the resonant amplifier 17, to which the light of a7iiWo frequency (fig. 3) from the source 21 is simultaneously directed. As a result, at the output of the amplifier 17 the field contains is proportional to E I CWf), where E (is the frequency field amplified in it with “E (.

В силу того, что угол 0. модулируетс  во времени с частотой-и : Wo j подсветка содержит различные гармоники низкой частоты А , а поле наDue to the fact that the angle 0. is modulated in time with the frequency-and: Wo j, the backlight contains various low-frequency harmonics A, and the field at

5050

выходе усилител  17 среди прочих име- метрировани  распределени  интенсивет гармонику ОР. + А , амплитуда ко- ности света.The output of amplifier 17, among other distri- bution metrics, intensifies the harmonic of the OR. + A, the amplitude of the bones of the light.

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

В начальньш момент времени кювета 4 находитс  в покое. Включают лазер 1 и осуществл ют калибровку всей системы. Она заключаетс  в следующем . Сформированньш источником 1 параллельньй пучок света направл ют на пол ризатор 2 - призму Глана. Поскольку лазер 1 формирует линейно пол ризованное излучение, то пол ризатор 2 настраивают на максимальное пропускание падающего на него света.At the initial time, the cuvette 4 is at rest. Turn on laser 1 and calibrate the entire system. It is as follows. The generated light source 1 parallel beam of light is directed to the polarizer 2 - the Glan prism. Since laser 1 forms linearly polarized radiation, polarizer 2 is tuned to the maximum transmission of light incident on it.

торой пропорциональна Е Е( ,the second is proportional to Е Е (,

т„е. пропорциональна завихренности.those. proportional to vorticity.

Выделение этой гармоники можно осуществить с помощью фильтра 18, который, однако, целесообразно конструктивно объединить с усилителем 17, собрав последний по регенеративной схеме с одномодовым резонатором на частоте 05, + Л , при этом лучше использовать такую активную среду, у которой один из уровней расщеплен с частотой расщеплени , равной /V i 55The selection of this harmonic can be accomplished using a filter 18, which, however, it is advisable to constructively combine with an amplifier 17, collecting the latter in a regenerative circuit with a single-mode resonator at a frequency of 05, + L, while it is better to use an active medium that has one of the levels split with a splitting frequency equal to / v i 55

8eight

00

5five

00

5five

00

5five

00

Пример. Способ осуществл ют на установке, собранной по схеме,, приведенной на фиг.1. В качестве источника 1 света используют газовьй лазер ЛГ-79-1. Пол ризатор 2 вьшол- н кут в виде призмы Глана. Поле завихренности создают в цилиндрической кювете 4, заполненной дистиллированной водой. Длина кюветы d 300 мм. Окна кюветы диаметром 100 мм изготовл ют из оптического стекла К-8 и укрепл ют через резиновые прокладки накидными гайками. В кювете выполн ют отверстие, закрывающеес  завинчивающейс  пробкой, дл  заливки кюветы лшдкостью. Кювета 4 вращаетс  на двух шариковых подшипниках , внутренние обоймы которых запрессованы в тело кюветы, а внешние запрессованы в опоры, закрепленные на массивном основании. Вращение кюветы 4 осуществл ют от трехфазного электродвигател  мощностью 600 Вт с помощью ременной передачи . Шкив на кювете 4 располагают на середине ее длины и выполн ют как 1:1, 1:1/2, 1:1/4 соответственно. Электродвигатель, через резиновую прокладку укрепл ют на том же основании , что и кювету. Система содержит устройство регулировки нат жени  приводного ремн . Скорость враще}1и  кюветы может регулироватьс  от нул  до 3600 об/мин.Example. The method is carried out at the facility assembled according to the scheme shown in FIG. As the source of light 1 use gas laser LG-79-1. Polarizer 2 shown in the form of a Glan prism. The field of vorticity is created in a cylindrical cell 4 filled with distilled water. Cuvette length d 300 mm. The cuvette windows with a diameter of 100 mm are made of K-8 optical glass and reinforced with rubber gaskets with cap nuts. In the cuvette, a hole is closed, closed with a screw cap, for pouring the cuvette into a closed cell. The cuvette 4 rotates on two ball bearings, the inner rings of which are pressed into the body of the cuvette, and the outer ones are pressed into the supports fixed to the massive base. The rotation of the cuvette 4 is carried out from a 600 W three-phase electric motor using a belt drive. The pulley on the cuvette 4 is placed in the middle of its length and is performed as 1: 1, 1: 1/2, 1: 1/4, respectively. The electric motor is fastened through a rubber gasket on the same basis as the cuvette. The system contains a tension adjustment device for the drive belt. The speed of rotation of the cuvette can be adjusted from zero to 3600 rpm.

В качестве зеркала 6 использую диэлектрическое зеркало с коэффициентом отражени  на Л 63 мкм 1 99%, диаметром 100 мм.As mirror 6, I use a dielectric mirror with a reflection coefficient on L 63 µm 1 99% with a diameter of 100 mm.

В качестве невзаимного.элемен: используют ромб Френел .As a non-reciprocal. Elemen: Fresnel rhombus is used.

В качестве фотоиндикатора 9 используют экран, изображение с которого , снимают на фотопленку дл  фото-As a photo indicator 9, a screen is used, the image of which is taken on a photographic film for a photo camera.

91509150

Линейно пол ризованное излучение, получаемое на выходе пол ризатора 2, через расшир ющий телескоп 3 направл ют в кювету 4 с исследуемой Ж1щ- костью. С вькода кюветы 4 световой пучок направл ют на вращатель 5 плоскости пол ризации, которьй поворачивает пол ризацию на .The linearly polarized radiation received at the output of the polarizer 2, through the expanding telescope 3, is directed into the cuvette 4 with the investigated area. From the code of the cuvette 4, the light beam is directed onto the rotator 5 of the polarization plane, which turns the polarization on.

Затем световой пучок направл ют на отражающее зеркало 6. Отраженньй зеркалом 6 световой пучок вновь проходит через вращатель плоскости пол ризации и испытывает поворот плоскости пол ризации еще на 1Г/4.Далее пучок последовательно пропускают через кювету . 4 и телескоп 3 в обратном направлении и направл ют на пол ризацию 2. При этом на экране 9, установленном за расшир ющими телескопом 7 и объективом 8, должно быть темное поле, поскольку вследствие взаимности на обратном проходе светового пучка через систему происходит компенсаци  поворота пол ризации, обуслов- ленного случайной анизотропией оптических элементов.Then the light beam is directed to the reflecting mirror 6. The light beam reflected by the mirror 6 again passes through the rotator of the polarization plane and experiences a rotation of the polarization plane by another 1G / 4. Next, the beam is successively passed through the cuvette. 4 and the telescope 3 in the opposite direction and directed to polarization 2. In this case, the screen 9 installed behind the expanding telescope 7 and the lens 8 must have a dark field, because due to reciprocity, the rotation of the field is compensated for by the backward passage of the light beam through the system transformations due to random anisotropy of optical elements.

10ten

Затем провод т кювету во вращение до скорости 3600 об/мин и на экране 9 наблюдают поле завихренности, а фо- тометрированием распределени  интенсивности светового пол  на экране измер ют поле завихренности.A cuvette is then rotated up to a speed of 3600 rpm, and a vorticity field is observed on screen 9, and a vorticity field is measured by photometry of the intensity distribution of the light field on the screen.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ определени  пол  завихренности , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и обеспечени  измерени  пол  завихренности в реальном масщтабе времени через жидкость пропускают линейно пол ризованный свет, в прошедшем через жидкость света вьдел ют пространственное амплитудное распределение компоненты с пол ризацией, перпендикул рной пол ризации падающего на среду света, и фазой, совпадающей с фазой компоненты прошедшего света с пол ризацией , параллельной пол ризации падающего света, и по распределению амплитуд вьщеленнрй компоненты суд т о поле завихренности.The method of determining the vorticity field, characterized in that, in order to increase the accuracy and ensure the measurement of the field of vorticity in a real time scale, linearly polarized light is passed through the liquid, the spatial amplitude distribution of the components with polarization, perpendicular polarization, passes through the light liquid light incident on the medium, and a phase that coincides with the phase of the transmitted light component with a polarization parallel to the polarization of the incident light, and the amplitude distribution is enhanced The hry components are judged on the vorticity field. ФиеЛFiel fi)fi) 11eleven ffff // titi Фие.гPhie.g Фиа.Fia.
SU874304463A 1987-09-14 1987-09-14 Method of determining swirl field SU1509807A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874304463A SU1509807A1 (en) 1987-09-14 1987-09-14 Method of determining swirl field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874304463A SU1509807A1 (en) 1987-09-14 1987-09-14 Method of determining swirl field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1509807A1 true SU1509807A1 (en) 1989-09-23

Family

ID=21327145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874304463A SU1509807A1 (en) 1987-09-14 1987-09-14 Method of determining swirl field

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1509807A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Турбулентность, принципы и применени . / Под ред. У.Форста. - М.: Мир, 1980, с. 442. Смоль ков А.В. и др. Измерение турбулентных пульсаций. - Л.: Энерги , 1980, с. 189. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE33914E (en) Infrared imaging system and method
US7253896B1 (en) Filter
SU1509807A1 (en) Method of determining swirl field
US5696586A (en) Optical correlation gas analyzer
EP1192431A1 (en) Fluorescence measuring device
KR100442668B1 (en) Apparatus for residual stress measuring of optical fiber
US7515262B2 (en) Crystal grating apparatus
CN111693503A (en) Linearly polarized light beam excitation Raman scattering enhancement sensing device
Jerrard et al. A New Apparatus for Light Scattering Studies
US5155552A (en) Interferometric device for detecting and measuring the concentration of an absorbing gas, particularly in the infrared
SU1045004A1 (en) Anisotropic material polarization property investigation device
SU879329A1 (en) Method of liquid photometric analysis
SU1179170A1 (en) Polarization refractometer of violated complete internal reflection
Deisch A Suggested Arrangement for the Determination of the Velocity of Light
SU1182345A1 (en) Gas correlation analyser
US6576905B2 (en) Method and assembly for gas detection via a convergent birefringent filter
SU1656342A1 (en) Microspectrophotometer-fluorimeter
JPH01113626A (en) Measuring method for optical wavelength
SU1346985A1 (en) Device for non-contact measurement of mechanical resonance frequencies
RU2231762C2 (en) Optoelectronic pressure transducer
SU994915A2 (en) Device for determining incline angle
RU1818530C (en) Electro-optic device
SU853428A2 (en) Device for measuring temperature
SU1040441A1 (en) Optical device for acoustic signal analysis
SU1054749A1 (en) Device for measuring index of refraction for transparent medium and its fluctuations