SU1516985A1 - Method of measuring radial component of velocity vector of rotating flow in cylindrical duct - Google Patents
Method of measuring radial component of velocity vector of rotating flow in cylindrical duct Download PDFInfo
- Publication number
- SU1516985A1 SU1516985A1 SU884384127A SU4384127A SU1516985A1 SU 1516985 A1 SU1516985 A1 SU 1516985A1 SU 884384127 A SU884384127 A SU 884384127A SU 4384127 A SU4384127 A SU 4384127A SU 1516985 A1 SU1516985 A1 SU 1516985A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- lda
- radial
- velocity vector
- radial component
- probe beams
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл исследований методом лазерной доплеровской анемометрии динамики вращающегос потока в трубах, циклонах, сушилках и других технологических аппаратах с цилиндрической формой стенок. Цель изобретени - повышение точности измерени радиальной компоненты вектора скорости в услови х рефракции зондирующих пучков на цилиндрической стенке канала за счет обеспечени контрол радиального положени точки измерений и обеспечени радиальной ориентации вектора чувствительности лазерного доплеровского анемометра /ЛДА/. Два зондирующих пучка ЛДА, лежащие в плоскости сечени цилиндрического канала, направл ют дл измерени скорости в заданную область внутри канала и осуществл ют в процессе настройки при наличии вращающегос потока следующие вспомогательные операции. Формируют третий вспомогательный пучок, когерентный двум зондирующим пучкам, направл ют его в цилиндрический канал по радиусу исследуемого сечени . Путем относительного перемещени оптической системы ЛДА и канала совмещают область пересечени зондирующих пучков с осью третьего пучка, фиксиру положение совмещени по по влению дополнительных спектральных компонент в спектре сигнала ЛДА, перекрыв третий пучок, поворачива оптическую систему ЛДА относительно зафиксированного положени точки измерени , добиваютс положени , при котором доплеровский сдвиг частоты - минимален. Зафиксировав таким образом радиальную ориентацию вектора чувствительности, производ т измерение радиальной компоненты вектора скорости с помощью ЛДА. Ил. 3.The invention relates to a measurement technique and can be used for laser doppler anemometry studies of the dynamics of a rotating flow in pipes, cyclones, dryers and other technological devices with a cylindrical wall shape. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the radial component of the velocity vector under the conditions of refraction of probing beams on the cylindrical wall of the channel by ensuring control of the radial position of the measurement point and ensuring the radial orientation of the sensitivity vector of the laser Doppler anemometer / LDA /. Two probe LDA beams lying in the plane of the cross section of the cylindrical channel direct the following auxiliary operations to measure the speed to a predetermined area inside the channel and perform the tuning process in the presence of a rotating flow. A third auxiliary beam, coherent to two probe beams, is formed, directing it into a cylindrical channel along the radius of the section under study. By relative movement of the optical system, the LDA and the channel combine the region of intersection of the probe beams with the axis of the third beam, fixing the alignment position of the appearance of additional spectral components in the spectrum of the LDA signal, closing the third beam, turning the optical system of the LDA relative to the fixed position of the measuring point, achieve a position where the Doppler frequency shift is minimal. By fixing thus the radial orientation of the sensitivity vector, the radial component of the velocity vector is measured using an LDA. Il 3
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл исследований гидро- и аэродинамики , потоков в трубах, циклонах , сушилках в химической и других отрасл х промышленности, где необ31516The invention relates to a measurement technique and can be used for studies of hydro and aerodynamics, flows in pipes, cyclones, dryers in the chemical and other sectors of the industry, where optional.
ходимо осуществить измерени вектора скорости вращающегос потока в цилиндрическом канале, при которых значительную трудность представл ют измерени его радиальной компоненты.It is necessary to carry out measurements of the velocity vector of a rotating flow in a cylindrical channel, in which measurements of its radial component are a considerable difficulty.
Целью изобретени вл етс повы- тение точности измерени радиальной компоненты вектора скорости D условг - х рефракции зондирующих пучков ЛДА на цилиндрической стенке канала за счет обеспечени контрол радиального положени - точки измерени и, обеспечени радиальной ориентации вектора чувствительности.ЛДА, The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring the radial component of the velocity vector D of refraction conditions of the LDA probe beams on the cylindrical wall of the channel by ensuring the control of the radial position of the measuring point and ensuring the radial orientation of the sensitivity vector.
На фиг, 1 показано смеще}И1е точки пересечени зондирующих пучков лазерного доплеровского анемометра (ЛДА) при радиальном сканировании исследуемого цилиндрического канала (ОЛ - траектори точки пересечени пучков в отсутствие рефракции на стенках модели , ОА - при наличии рефракции, К - вектор чувствительности ЛДА, направ- пение которого соответствует изме- р емой проекции скорости); на фиг,2- пример устройства, реализующего предлагаемый способ, вид сбоку} на фиг.З - то же, вид сверху.Fig. 1 shows the displacement} Ile of the intersection point of the probing beams of a laser Doppler anemometer (LDA) during radial scanning of the cylindrical channel under study (OL - trajectory of the beam intersection point in the absence of refraction on the model walls, OA - in the presence of refraction, K - sensitivity vector LDA, whose direction corresponds to the measured velocity projection); FIG. 2 is an example of a device that implements the proposed method, side view} in FIG. 3 - the same, top view.
Устройство содержит лазер 1, оп- тический блок ЛДА 2 с встроенным фотоприемником (ЬП) 3 дл работы в режиме обратного рассе ни , жестко закрнпленные на оптической скамье 4, закрепленной координатным устрой- ством, включающим направл ющую 5 с возможностью перемещени относительно ответной направл ющей 6. Поворотное устройство, прикрепленное к на- правл ющей 6, включает четыре преци- зионных ролика 7, два из которых прижаты к поверхности, образованной . внутренним радиусом R. части кольцевой скамьи 8, а два других - к поверхности , образованной внешним радиусом R скамьи 8, Последн установлена на оптическом столе 9, снабженном двухкоординатным устройстпом, степени свободы которого отмечены на фиг.З. Два зондирующих пучка 10 пе- ресекаютс в исследуемом цилиндрическом канале 11. Делитель 12 и зеркало 13 служат дп формировани третьего лазерного пучка. Дл работы ЛДА в режиме пр мого рассе ни служит ФП 14, Блок 15 электронной обработки (процессор) доплеровского сигнала соединен входом с выходом ФП, а выходом - с анализатором 16 спектра.The device contains a laser 1, an LDA 2 optical unit with an integrated photodetector (LP) 3 for operation in the backscattering mode, rigidly fixed on an optical bench 4 fixed by a coordinate device including a guide 5 that can be moved relative to the response guide 6. The swivel device attached to the guide 6 includes four precision rollers 7, two of which are pressed against the surface formed. the inner radius R. part of the ring bench 8, and the other two - to the surface formed by the outer radius R of the bench 8; the latter is mounted on an optical table 9 equipped with a two-coordinate device, the degrees of freedom of which are marked in FIG. The two probe beams 10 intersect in the cylindrical channel 11 under study. The divider 12 and the mirror 13 serve to form the third laser beam. For LDA operation in direct scattering mode, the FP 14 serves, the Electronic Processing Unit 15 (processor) of the Doppler signal is connected to the FP output, and the output to the spectrum analyzer 16.
Способ осуществл ют следующим образом,The method is carried out as follows.
15 исследуемое сечение цилиндрического канала направл ют два зондирующих пучка 1 ЛДА 2, располага их в плоскости сечени (фиг,2). Дл исследовани радиального профил радиальной компоненты вектора скорости Vj, (г) начальную точку измерени устанавливают в центре цилиндрического канала (точка П), перемета ЛДА относительно канала (или наоборот) в радиальном направлении ОА, устанавливают новые положени точки измерени . Однако вследствие рефракции нучков на цилиндрических стенках точка измерени смещаетс по..кривой ОА , причем в каждой новой точке в результате разворота вектора чувствительности ЛДА К (ортогонального биссектриссе угла сведени пучков и лежащего в их плоскости) на уг ол у к направлению радиуса в данной точке измер етс не истинна радиальна компонента v, а сме- щанна компонента вектора скорости15, the examined cross section of the cylindrical channel is directed by two probe beams 1 LDA 2, located in the section plane (Fig. 2). To study the radial profile of the radial component of the velocity vector Vj, (d), the starting point of the measurement is set at the center of the cylindrical channel (point P), LDA in relation to the channel (or vice versa) in the radial direction OA, new measurement point positions are established. However, due to the refraction of the nucci on the cylindrical walls, the measurement point is shifted by the OA curve, and at each new point as a result of the LDA K sensitivity vector reversal (orthogonal to the bisector of the beam convergence angle and lying in their plane) the angle y to the radius direction at this point not the true radial component v is measured, but the displaced velocity vector component
VV
VM3 v. cos -I- v sin , (1)VM3 v. cos -I- v sin, (1)
где - тангенциальна компонента вектора скорости,where is the tangential component of the velocity vector,
В закрученных потоках v. v , что вносит значительную погрешность в измерение радиальной скорости.In swirling threads v. v, which introduces a significant error in the measurement of radial velocity.
Согласно способу измерени дл обеспечени контрол радиального положени точки измерени и радиальной ориентации вектора чувствительности К формируют третий лазерный пучок, когерентный зондирующим, и направл ют его в плоскости сечени вдоль исследуемого радиуса ОА, пер-, пендикул рного главной оптической .оси, С помощью ФП, работающего в режиме пр мого HJIH обратного рассе ни , и аппаратуры 15 обработки сигналов регистрируют на спектроанализаторе 16 спектр доплеровского сигнала. Устанавливают точку пересечени осей зондирующих пучков в точку измерени , перемеща оптическую часть ЛДА по двум направлени м: вдоль пр мой, 1:араллельной исследуемому радиусу, н по нормали к ней в плоскости сечени канала. При .наличии вращающегос потока наблюдают за изменени ми регистрируемого спектра. По вление в нем допол515According to the measurement method, in order to control the radial position of the measurement point and the radial orientation of the sensitivity vector K, a third laser beam, coherent probing, is formed and guided in the section plane along the OA radius, the peridicular main optical axis, operating in the forward HJIH backscatter mode, and the signal processing equipment 15 register the spectrum of the Doppler signal on the spectrum analyzer 16. The point of intersection of the axes of the probe beams is set at the measurement point by moving the optical part of the LDA in two directions: along the straight, 1: parallel axis radius, and normal to it in the section plane of the channel. In the presence of a rotating stream, changes in the recorded spectrum are monitored. Appearance in it
нительных спектральных компонент (например, симметричных относительно частоты доплеровского сигнала первичных пучков 10 или идентифицируемых поочередным закрытием каждого зондирующего пучка, вызванных тем, - что каждый из зондирующих пучков интерферирует с третьим пучком , свидетельствует о том, что точка измерени находитс на исследуемом радиусе Дл установки правильной ориентации К поворачивают оптическую часть ЛДА относительно точки измерени в плосг кости пучков до достижени минимума доплеровского сдвига частоты - резултата интерференции зондирующих пуч- ков. Третий пучок при этом предварительно перек-рывают. Согласно (1) измер ема скорость v,, минимальнаspectral components (for example, primary beams 10 symmetrical with respect to the Doppler signal frequency or identified by alternately closing each probe beam, caused by the fact that each of the probe beams interferes with the third beam, indicates that the measurement point is on the radius under study To set the correct orientation K rotates the optical part of the LDA relative to the measurement point in the plane of the beams until the minimum Doppler frequency shift is reached - a result interference of probe beams. The third beam is preliminarily intersected; according to (1), the measured velocity v ,, is minimal
и 3 ллand 3 ll
при значении угла рассогласовани У 0, поскольку vo- 7 v . Соответственно доплеровский сдвиг частоты, пропорциональный значению Vj, также принимает минимальное значение. Фиксиру это положение ЛДА и перекры вспомогательный третий пучок, производ т измерение радиальной компоненты скорости любым из известных методов преобразовани доплеровского сигнала , например спектральным.when the value of the error angle is Y 0, since vo- 7 v. Accordingly, the Doppler frequency shift, proportional to the value of Vj, also takes the minimum value. The fixer is the position of the LDA and overlaps the auxiliary third beam; the radial velocity component is measured by any of the known Doppler signal conversion methods, such as spectral.
При формировании третьего пучка необходимо соблюдение услови временной когерентности излучени пучков ЛДА и третьего вспомогательного пучка , что достигаетс выбором допустимой оптической разности хода. Дл формировани третьего вспомогательного пучка можно также использоватьDuring the formation of the third beam, it is necessary to observe the conditions of the temporal coherence of the radiation of the LDA beams and the third auxiliary beam, which is achieved by choosing the permissible optical path difference. You can also use the third auxiliary beam to form
98569856
второй лазер, излучение которого когерентно излучению первого лазера.the second laser, the radiation of which is coherent with the radiation of the first laser.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884384127A SU1516985A1 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Method of measuring radial component of velocity vector of rotating flow in cylindrical duct |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884384127A SU1516985A1 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Method of measuring radial component of velocity vector of rotating flow in cylindrical duct |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1516985A1 true SU1516985A1 (en) | 1989-10-23 |
Family
ID=21357945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884384127A SU1516985A1 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Method of measuring radial component of velocity vector of rotating flow in cylindrical duct |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1516985A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464579C2 (en) * | 2007-02-01 | 2012-10-20 | Эрбюс Операсьон (Сас) | Apparatus and method of measuring speed and direction of flow of gaseous fluid medium |
-
1988
- 1988-02-29 SU SU884384127A patent/SU1516985A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Boadway I.D., Karahan Е. Correction of leaser Doppler Anemometer Reading for Refraction of Cilindrical Interfaces. - DISA Information, 1981, If 26, p. 4-6. Дубнищев Ю,Н., Ринкевичюс B.C. Методы лазерной доплеровской анемометрии. - М.: Наука, 1982, с. 304. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464579C2 (en) * | 2007-02-01 | 2012-10-20 | Эрбюс Операсьон (Сас) | Apparatus and method of measuring speed and direction of flow of gaseous fluid medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4660970A (en) | Method and apparatus for the contact-less measuring of objects | |
US4540283A (en) | Apparatus and method for determining the size and velocity of particles, droplets, bubbles or the like using laser light scattering | |
US4748332A (en) | Apparatus for detecting the longitudinal edges of a rod-shaped object | |
JPH0694596A (en) | Particle route determination device | |
US3680961A (en) | Measurement of particle sizes | |
SU1516985A1 (en) | Method of measuring radial component of velocity vector of rotating flow in cylindrical duct | |
US4764014A (en) | Interferometric measuring methods for surfaces | |
JPH08114421A (en) | Non-contact type measuring device for measuring thickness ofmaterial body comprising transparent material | |
US3815996A (en) | Device for measuring the displacement of a measuring point along at least two coordinate directions | |
JP2576576B2 (en) | Interferometry method and Fizeau interferometer using the same | |
CN206147098U (en) | Cross point position's adjusting device is interfered to solid laser velocimeter dualbeam | |
CN102029554A (en) | Quick measurement system for circular trace motion error based on sweep frequency laser interference | |
CN201940862U (en) | System for rapidly measuring error of circular track motion based on laser sweep interference | |
US3820902A (en) | Measuring method and apparatus which compensate for abbe s error | |
JPH0447266B2 (en) | ||
JPH03238308A (en) | Outer-shape measuring apparatus | |
SU1620829A1 (en) | Photometric method of measuring taper angle of part | |
JP3278508B2 (en) | Reference beam laser Doppler velocimeter | |
JPH03156305A (en) | Aspherical-shape measuring apparatus | |
JP2924754B2 (en) | Optical differential velocity meter | |
Merzkirch et al. | Measurement of shock wave velocity using the Doppler principle | |
JPH0233186Y2 (en) | ||
JPS6199806A (en) | Measuring instrument for depth of groove | |
JPH0318887Y2 (en) | ||
SU1379610A1 (en) | Spherometer |