SU1569715A1 - Лазерный доплеровский измеритель скорости - Google Patents
Лазерный доплеровский измеритель скорости Download PDFInfo
- Publication number
- SU1569715A1 SU1569715A1 SU884392404A SU4392404A SU1569715A1 SU 1569715 A1 SU1569715 A1 SU 1569715A1 SU 884392404 A SU884392404 A SU 884392404A SU 4392404 A SU4392404 A SU 4392404A SU 1569715 A1 SU1569715 A1 SU 1569715A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- input
- output
- signal
- parametric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени скорости движени рассеивающих свет поверхностей, жидкостей, газов. Цель изобретени - повышение точности измерений за счет снижени относительной доли аппаратного уширени спектра ДС. Допплеровский сигнал (ДС) с выхода фотоприемника 4 поступает через автоматический регул тор усилени (АРУ) 6 на вход след щего процессора ДС, содержащего последовательно включенные двухвходовый детектор частотного рассогласовани 12, интегратор 13 и квадратурный генератор, управл емый напр жением (ГУН) 11. Сигнал, поступающий с каждого из выходов ГУН подвергаетс N - кратному преобразованию частоты вверх по отношению к частоте входного ДС, где N - число последовательно соединенных по опорному входу параметрических преобразователей частоты, каждый из которых содержит смеситель и выходной полосовой фильтр. Сигнальные входы всех смесителей объединены и подключены к выходу АРУ 6. 1 ил.
Description
,-
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл измерени скорости движени рассеивающих свет поверхностей , жидкостей, газов.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем параметрического преобразовани вверх частоты анализируемого допплеров- ского сигнала при уменьшении относительной доли спектрального ускоре- ни .
На чертеже показана блок-схема измерител с
Измеритель содержит лазер 1, расположенную по ходу луча оптическую формирующую систему 2, приемную опти ческую систему 3 и фотоприемник 4, к которому последовательно подключены входной фильтр 5, автоматический регул тор 6 усилени и след щий процессор допплеровского сигнала (ДС), содержащий первый и второй параметрические преобразователи частоты, включающие смесители 7 и 8 и выходные полосовые фильтры 9 и 10 (ПФ), квадратурный генератор 11, управл емый напр жением (ГУН), двухвходовый детектор 12 частотного рассогласовани (ДЧР), интегратор 13, Между выходом ПФ 9 и первым входом ДЧР 12 введена последовательность соединенных по опорному входу параметрических преобразователей частоты (ППЧ), включающих смесители 14 и ПФ 15, а между выходом ПФ 10 и вторым входом ДЧР 12 - последовательность ППЧ, вклю чающих смесители 16 и ПФ 17. Кажда цепочка последовательно соединенных ППЧ образует квадратурную ветвь след щего процессора ДС, Сигнальные входы всех ППЧ объединены и соединены с выходом АРУ 6,
Измеритель работает следующим образом .
0
0
5
5
0
Лазер 1 и оптическа система 2 формируют в исследуемой среде лазерное зондирующее поле с известной узкополосной структурой, период которой равен - , Изображение этого пол в рассе нном свете формируетс приемной оптической системой 3 на светочувствительной поверхности фотоприемника 4. В результате в фотоэлектрическом сигнале по вл етс переменна составл юща , частота которой f У/Д, где V - скорость рассеивающих частиц относительно периодической пространственной структуры зондирующего оптического пол , После фильтрации низкочастотного пьедестала и автоматической регулировки усилени сигнал на входе первых смесителей 7 и 8 можно представить в виде cos Wp t, где A - амплитуда; U7D . После смещени с сигналом квадратурного ГУН на выходе первых смесителей в каждой квадратурной ветви след щего процессора сигнал имеет (.с точностью до посто нной фазы) вид
i1eAcosu t cpsturt -Acos(u; tor)t+ + Acos(u) +u)t;
L Т) Г
i2 Acosu)-t -rA sin()t +
55
45 + - Asin(w +ш )t
Сигнал на выходе ПФ 9 и 10 в кажд ветви имеет вид
1 , . 1, A cos (
ia A sin ()r)t,
Соответственно, на выходе смесителей 14 и 16 второго ППЧ системы имеют вид
1 ж /
ц А сов (со -w )t- costo t
1 г1 2
т А cos()t + 7 A coswrt;
I 2
i - A sin((x W)t cosu t 2-2в rD
1г. i ,
7 A sin(2oo GJ) t + A sinkit.
(4JU Г 4
Вид,сигналов на выходе фильтров и 17:
1f
7 A cos()t;
1 2
Ј A .
При включении в каждую квадратурну ветвь последовательности из N ППЧ на входах ДЧР 12 получают сигналыi , Ј NA cosCNo -Wr)t; Ц NA sin()t.
При детектор 12 частотного рассогласовани формирует сигнал, пропорциональный разности частот 2си - W , которьй интегратором 13 преобразуетс в напр жение, управл ющее частотой генератора 9. В результате действи цепи обратной св зи частота ГУН OJr оказываетс равной удвоенной частоте входного сигнала
Wr 2WD.
Результирующий сигнал с выхода ГУН след щего процессора оказываетс эквивалентным сигналу в ситуации, когда пространственный период структуры зондирующего пол Д -v- составл ет экв j1
половину реального
Врем пролетное уширение д f flf) допплеровского спектра
flf
JJ Л 8П ш мХ
где $ - размер зондирующего оптического пол ;
М - число реальных пространственных периодов в структуре этого пол .
При N-кратном параметрическом преобразовании частоты ДС вверх относительна дол врем пролетного уширени Ј допплеровского спектра равна
L:.f in.
Nf о
.КУ./ЛУ.
мл л
К
гоГ
1569715
При гауссовой форме огибающей зондирующего объема лазерного анемометра относительна дол врем пролет- ного уширени спектра составл ет ве- 5j
личину 4fbn/ЈD.
0
Таким образом, относительна дол врем пролетного (аппаратного) уширени допплеровского спектра оказываетс в VN раз меньше, чем у известных измерителейо Снижение относительной доли аппаратного уширени спектра 5 ДС эквивалентно снижению уровн фазовых шумов в выходном сигнале измерительного устройства, что приводит к уменьшению погрешности измерений.
0 Фор мула изобретени
Лазерный допплеровский измеритель скорости, содержащий оптически согласованные лазер, оптическую формирую5 Щую и приемную системы, фотоприемник, к выходу которого последовательно подключены входной частотный фильтр, автоматический регул тор усилени и след щий процессор допплеровского
0 сигнала, включающий последовательно соединенные .двухвходовый детектор частотного рассогласовани , интегратор и квадратурный генератор, управл емый напр жением, первый и второй выходы которого подключены к опорным входам соответственно первого и второго параметрического преобразовател частоты, каждый из которых содержит двухвходовый смеситель и выходной по- лосовой фильтр, причем сигнальные входы первого и второго параметрических преобразователей частоты объединены и подключены к выходу автоматического регул тора усилени , о т л и чающий с тем, что, с целью повышени точности измерени , дополнительно содержит четное количество параметрических преобразователей частоты, одна половина которых соединена последовательно по опорным входам и включена между выходом первого параметрического преобразовател частоты и первым входом детектора частотного рассогласовани , а втора половина соединена последовательно по опорному входу и включена между выходом второго параметрического преобразовател частоты и вторым входом детек- тора частотного рассогппсовани , при
5
0
5
0
5
715697158
этом сигнальные входы дополнительных тот объединены и подключены к выходу параметрических преобразователей час- автоматического регул тора усилени .
Claims (4)
- Формула изобретенияЛазерный допплеровский измеритель скорости, содержащий оптически согласованные лазер, оптическую формирующую и приемную системы, фотоприемник, к выходу которого последовательно подключены входной частотный фильтр, автоматический регулятор усиления и следящий процессор допплеровского вия цепи обратной связи частота ГУК О>г оказывается равной удвоенной частоте входного сигнала ωΓ=
- 2ωΒ·Результирующий сигнал с выхода ГУН следящего процессора оказывается эк-вивалентным сигналу в ситуации, когда пространственный период структуры зонА дирующего поля Λ , о= —-л~ составляет экв половину реального»Времяпролетное уширение &ffln допплеровского спектра
- 3θ сигнала, включающий последовательно соединенные .двухвходовый детектор частотного рассогласования, интегратор и квадратурный генератор, управляемый напряжением, первый и второй выходы35 которого подключены к опорным входам соответственно первого и второго параметрического преобразователя частоты, каждый из которых содержит двухвходовый смеситель и выходной по40- лосовой фильтр, причем сигнальные входы первого и второго параметрических преобразователей частоты объединены и подключены к выходу автоматического
- 8п где - размер зондирующего оптического поля;М - число реальных пространственных периодов в структуре этого поля.При N-кратном параметрическом преобразовании частоты ДС вверх относительная доля времяпролетного уширения £ допплеровского спектра равнаК; Л fan- = КУ , NV = _КNfo МА7 А ~NM регулятора усиления, отличаю45 щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно содержит четное количество параметрических преобразователей частоты, одна половина которых соединена по5θ следовательно по опорным входам и . включена между выходом первого параметрического преобразователя частоты и первым входом детектора частотного рассогласования, а вторая поло55 вина соединена последовательно по опорному входу и включена между выходом второго параметрического преобразователя частоты и вторым входом детек1тора частотного рассогласования, при этом сигнальные входы дополнительных параметрических преобразователей час тот объединены и подключены к выходу автоматического регулятора усиления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884392404A SU1569715A1 (ru) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | Лазерный доплеровский измеритель скорости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884392404A SU1569715A1 (ru) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | Лазерный доплеровский измеритель скорости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1569715A1 true SU1569715A1 (ru) | 1990-06-07 |
Family
ID=21361270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884392404A SU1569715A1 (ru) | 1988-03-16 | 1988-03-16 | Лазерный доплеровский измеритель скорости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1569715A1 (ru) |
-
1988
- 1988-03-16 SU SU884392404A patent/SU1569715A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Лазерна анемометри , дистанционна спектроскопи и интерферометри . - Справочник./Под ред. М.С.Сос- кина, - Киев: Наукова думка, 1985, с. 363-364. Коронкевич В.П„, Соболев В „Со, Дубнищев Ю.Н. Лазерна интерферометри . - М„: Наука, 1983, с0 177- 182. . * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5781283A (en) | Process and arrangement for the measurement of physical values of light scattering moving particles by means of a laser doppler anemometer | |
SU1569715A1 (ru) | Лазерный доплеровский измеритель скорости | |
JP2001159595A (ja) | 振動する流動体内の粒径分布を決定する光検出装置と方法 | |
CN100451667C (zh) | 光电外差探测电路 | |
US3795447A (en) | Laser anemometer frequency to d.c. converter | |
Buchhave | Laser Doppler velocimeter with variable optical frequency shift | |
Stevenson | Laser Doppler velocimetry: A status report | |
JPH0915334A (ja) | レーザ測距装置 | |
JP3077266B2 (ja) | レーザドップラ速度計 | |
CN201043984Y (zh) | 光电外差探测电路 | |
JP2929387B2 (ja) | 光波距離計 | |
RU2807421C1 (ru) | Цифровой ультразвуковой измеритель параметров вибрации | |
SU1091076A1 (ru) | Оптический доплеровский измеритель напр жений Рейнольдса в потоке жидкости или газа | |
JPS61241630A (ja) | 光ビ−ト周波数測定装置 | |
Morikawa et al. | Laser Doppler measurements of localized pulsatile fluid velocity | |
SU817605A1 (ru) | Цифровой фазометр | |
RU2101686C1 (ru) | Способ измерения периодического закона движения вибрирующей поверхности | |
SU1610438A1 (ru) | Устройство дл измерени скорости и длины объекта | |
SU989342A1 (ru) | Устройство дл виброизмерений | |
Humphrey | 1980 Updates in Optical and Thermal Anemometry | |
SU1645818A1 (ru) | Фазовый светодальномер | |
SU650012A1 (ru) | Автоматическое ультразвуковое устройство дл измерени скорости потока | |
SU1404837A1 (ru) | Способ определени прозрачности оптической среды | |
SU949491A1 (ru) | Устройство дл контрол качества материалов | |
SU1087926A1 (ru) | Устройство дл измерени амплитудной модул ции частотно-модулированных сигналов |