SU1656459A1

SU1656459A1 - Laser doppler velocity meter

Info

Publication number: SU1656459A1
Application number: SU884490745A
Authority: SU
Inventors: Юрий Григорьевич Василенко; Евгений Владимирович Сысоев
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Вычислительной Техники Со Ан Ссср
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1991-06-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени локальной скорости потоков жидкости, газа и движущихс поверхностей. Цель изобретени - повышение точности измерений проекции вектора скорости и расширение функциональных возможностей измерител . Излучение лазера 1 с помощью коллиматора 2 и преобразовател 3 пространственных частот попадает под брэгговским углом в акустооптическую чейку 4. Объективы 5, 6 формируют в потоке в точке пересечени измерительных пучков измерительный объем. Свет, рассе нный в измерительном объеме частицами потока или поверхности, собираетс объективом 6 и направл етс на неподвижный фотоприемник 7 поверхностью объектива 5 с отражающим покрытием, в котором выполнены отверсти дл проход щих измерительных пучков. Блоки 3, 4. 5 эакрепле- ны в оправе, вращающейс вокруг оптической оси объектива, за счет чего поворачиваетс плоскость измерительных пучков, формирующих измерительный объем , центр которого остаетс при вращении неподвижным. При этом рассе нный свет попадает на неподвижный фотоприемник 7. 1 ил. LA СThe invention relates to a measurement technique and can be used to measure the local velocity of a stream of liquid, gas and moving surfaces. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements of the projection of the velocity vector and expand the functionality of the meter. The laser radiation 1 using the collimator 2 and the spatial frequency converter 3 falls under the Bragg angle into the acousto-optic cell 4. The lenses 5, 6 form a measuring volume in the stream at the point of intersection of the measuring beams. The light scattered in the measuring volume by particles of the flow or surface is collected by the lens 6 and directed to a fixed photodetector 7 by the surface of the objective 5 with a reflective coating, in which holes are made for passing measuring beams. Blocks 3, 4. 5 are mounted in a frame rotating around the optical axis of the lens, thereby rotating the plane of the measuring beams, forming a measuring volume, the center of which remains stationary while rotating. In this case, the scattered light falls on a fixed photodetector 7. 1 Il. LA C

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения оптическими средствами локальной скорости потоков жидкостей и газов и движущихся поверхностей. 5The invention relates to measuring technique and can be used to measure, by optical means, the local flow rate of liquids and gases and moving surfaces. 5

Цель изобретения - повышение точности измерений проекций вектора скорости и расширение функциональных возможностей измерения за счет обеспечения оптимальной ориентации плоскости измерений пучков относительно исследуемого объекта без изменения пространственного расположения центра измерительного объема.The purpose of the invention is to increase the accuracy of measurements of the projections of the velocity vector and expand the functionality of the measurement by ensuring the optimal orientation of the plane of measurement of the beams relative to the investigated object without changing the spatial location of the center of the measuring volume.

На чертеже изображена схема предлагаемого измерителя. 15The drawing shows a diagram of the proposed meter. fifteen

Измеритель содержит последовательно расположенные лазер 1, коллиматор 2, преобразователь 3 пространственных частот, выполненнный, например, в виде двух склеенных призм, акустооптическую ячейку 4, 20 формирующий объектив 5 с отражающим покрытием на одной из его поверхностей и с отверстиями в покрытии для измерительных пучков, фокусирующий объектив 6, фотоприемник 7 и блок 8 измерения 25 доплеровского сдвига частоты.!The meter contains a sequentially located laser 1, a collimator 2, a spatial frequency converter 3, made, for example, in the form of two glued prisms, an acousto-optic cell 4, 20 forming a lens 5 with a reflective coating on one of its surfaces and with holes in the coating for measuring beams, focusing lens 6, photodetector 7 and unit 8 for measuring 25 Doppler frequency shift.!

Измеритель работает следующим образом.The meter works as follows.

Перетяжка светового пучка лазера 1 совмещается коллиматором 2 с центром изме- 30 рительного объема А. Преобразователь 3 пространственных частот согласует угол взаимодействия лазерного пучка со звуковой волной акустооптической ячейки 4, что обеспечивает брэгговский нормальный ре- 35 жим дифракции. Объективы 5 и 6 формируют в потоке (в точке пересечения измерительных пучков)измерительный объем А. Свет, рассеянный в измерительном объеме частицами потока или поверхности, 40 собирается объективом 6 и направляется на неподвижный фотоприемник 7 поверхностью объектива 5 с отражающим покрытием. Блок 8 измеряет доплеровский сдвиг частоты рассеянного света, по которому определяют скорость потока.The waist of the light beam of laser 1 is aligned by the collimator 2 with the center of the measuring volume A. The spatial frequency transformer 3 matches the angle of interaction of the laser beam with the sound wave of the acousto-optic cell 4, which ensures the Bragg normal diffraction mode. Lenses 5 and 6 form a measuring volume A in the stream (at the point of intersection of the measuring beams) A. The light scattered in the measuring volume by particles of the flow or surface 40 is collected by the lens 6 and sent to the stationary photodetector 7 by the surface of the lens 5 with a reflective coating. Block 8 measures the Doppler frequency shift of the scattered light, which determines the flow rate.

Конструктивное объединение преобразователя пространственных частот, акустооптической ячейки и оптического элемента с отражающим покрытием в единый блок и их совместное вращение позволяет оптимально ориентировать плоскости измерительных пучков без изменения положения 10 центра измерительного объема, в результате чего достигается повышение точности измерения проекции вектора скорости и появляется возможность измерения различных примеров вектора скорости в пристеночных областях гидроаэродинамических каналов сложной формы.The constructive integration of the spatial frequency transducer, acousto-optical cell and optical element with a reflective coating into a single unit and their combined rotation allows us to optimally orient the plane of the measuring beams without changing the position 10 of the center of the measuring volume, as a result of which the accuracy of measurement of the projection of the velocity vector is improved and it becomes possible to measure various examples of the velocity vector in the near-wall regions of hydroaerodynamic channels of complex shape.

Кроме того, размещение преобразователя пространственных частот между коллиматором и акустооптической ячейкой придает оптической схеме измерителя аксиальную симметрию.In addition, the placement of the spatial frequency transducer between the collimator and the acousto-optic cell gives the optical circuit of the meter axial symmetry.

Claims

Claim

A laser Doppler speed meter containing a sequentially located and optically matched laser, a collimator, an acousto-optic cell, a forming lens, a focusing lens, a photodetector and a Doppler frequency shift measuring unit connected to its output, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements of the projections of the velocity vector and to expand the functionality of the meter, a spatial frequency converter is installed between the collimator and the acousto-optical cell, and yuschy lens coated with a reflective coating apertures, wherein the spatial frequency converter, and the acousto-optical cell forms a lens with a reflective coating in the fixed frame installed to be rotatable about the optical axis of the focusing lens.