SU1673924A1 - Method and apparatus for fluid flow metering - Google Patents
Method and apparatus for fluid flow metering Download PDFInfo
- Publication number
- SU1673924A1 SU1673924A1 SU884607758A SU4607758A SU1673924A1 SU 1673924 A1 SU1673924 A1 SU 1673924A1 SU 884607758 A SU884607758 A SU 884607758A SU 4607758 A SU4607758 A SU 4607758A SU 1673924 A1 SU1673924 A1 SU 1673924A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- radiation
- laser radiation
- power
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и предназначено дл измерени расхода жидкости или газа в системах контрол и регулировани технологических процессов и дл контрол загр знени окружающей среды. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет измерени парциальных составл ющих расхода различных химических компонент среды. В кольцевом резонаторе 1 формируют встречно-направленное лазерное излучение. С помощью невзаимного частотного элемента Фараде 10 осуществл ют опорный сдвиг частоты излучени встречно-направленных волн. С помощью частотомера 11, подключенного к первому фотоприемнику 6, измер ют сдвиг частоты лазерного излучени , стабилизиру при этом мощность и частоту лазерного излучени . Собственна частота излучени стабилизируетс системой 13, управл ющей пьезопреобразователем 8. В соответствии с полосой поглощени определенной химической компоненты среды выбирают длину волны лазерного излучени . В процессе измерений вторым фотоприемником 7 регистрируют потери мощности лазерного излучени , обусловленные его поглощением в среде, сигнал фотоприемника 7 после усилени используют дл управлени системой стабилизации 14 мощности излучени и системой 13 стабилизации частоты излучени /периметра резонатора/. Одновременно внос т дополнительный сдвиг частоты излучени встречно-направленных волн с помощью блока 16 частотно-импульсной модул ции, входом подключенного к выходу системы стабилизации 14, а выходом - к системе управлени 19 невзаимного элемента Фараде 10. Измер дополнительный сдвиг частот, направл ют парциальный выход контролируемой химической компоненты среды. 1 ил.The invention relates to instrumentation engineering and is intended to measure the flow of a liquid or gas in a process control and regulation system and to control environmental pollution. The purpose of the invention is to enhance the functionality by measuring the partial components of the consumption of various chemical components of the medium. In the ring resonator 1 form a counter-directed laser radiation. Using a non-reciprocal frequency element Farad 10, the reference frequency shift of the radiation of oppositely directed waves is performed. Using a frequency meter 11 connected to the first photodetector 6, the frequency shift of the laser radiation is measured, while stabilizing the power and frequency of the laser radiation. The natural frequency of the radiation is stabilized by the system 13 controlling the piezoelectric transducer 8. In accordance with the absorption band of a certain chemical component of the medium, the wavelength of the laser radiation is selected. During the measurements, the second photodetector 7 records the power losses of the laser radiation due to its absorption in the medium, the signal of the photodetector 7 after amplification is used to control the radiation power stabilization system 14 and the radiation frequency stabilization system 13 / resonator perimeter /. At the same time, an additional frequency shift of the radiation of oppositely directed waves is introduced by means of a frequency pulse modulation unit 16, the input connected to the output of the stabilization system 14, and the output is applied to the control system 19 of the non-reciprocal Farad element 10. Measured additional frequency shift controlled chemical components of the environment. 1 il.
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени парциального расхода газа или жидкости, например, в системах контрол и регулировани технологических процессов различных производств на предпри ти хThe invention relates to a measuring technique and can be used to measure the partial flow of gas or liquid, for example, in control systems and regulation of technological processes of various industries in enterprises.
электронной и химической промышленно- стей, а также дл контрол загр знени окружающей среды.electronic and chemical industries, as well as to control pollution of the environment.
Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей известных способа и устройства за счет измерени The aim of the invention is to extend the functionality of a known method and device by measuring
парциальных составл ющих расхода различных химических компонент исследуемой среды.partial components of consumption of various chemical components of the studied medium.
На чертеже изображена блок-схема устройства , реализующего способ измерени .The drawing shows a block diagram of a device implementing a measurement method.
Устройство содержит кольцевой лазер 1, резонатор которого имеет, например, четыре зеркала 2-5. С первым и вторым зеркалами 2 и 3 оптически согласованы соответственно первый и второй фотоприемники 6 и 7. На зеркале 4 установлен пье- зопреобразователь 8, служащий дл стабилизации периметра резонатора. В корпусе кольцевого лазера размещены измерительна каретка 9 и невзаимный частотный элемент Фараде 10. Фотоприемник 6 подключен к частотомеру 11, Фотоприемник 7 подключен к усилителю 12, который соединен с системой 13 стабилизации периметра и системой 14 стабилизации мощности. Система 14 стабилизации мощности управл ет работой блока питани 15 разр да, а также частотно-импульсным модул тором 16. Выход катода соединен с блоком поджига 17. Система термостабилизации 18 стабилизирует температуру невзаимного элемента Фараде . Выход частотно-импульсного модул тора 16 соединен с системой управлени 19 током под- магничивани .The device contains a ring laser 1, the resonator of which has, for example, four mirrors 2-5. The first and second photodetectors 6 and 7 are optically matched with the first and second mirrors 2 and 3. A piezo transducer 8 is installed on the mirror 4, which serves to stabilize the perimeter of the resonator. A measuring carriage 9 and a nonreciprocal frequency element Farad 10 are placed in the ring laser case. Photo sensor 6 is connected to frequency meter 11, Photo sensor 7 is connected to amplifier 12, which is connected to perimeter stabilization system 13 and power stabilization system 14. The power stabilization system 14 controls the operation of the power supply unit 15 of the discharge as well as the frequency-pulse modulator 16. The cathode output is connected to the ignition unit 17. The thermal stabilization system 18 stabilizes the temperature of the non-reciprocal Farade element. The output of the pulse frequency modulator 16 is connected to the control system 19 by the magnetisation current.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Кольцевой лазер 1 (фиг.1) возбуждаетс посто нным напр жением от блока поджига 17, подаваемым на катод, и от блока питани 16 разр да, соединенного с анодами. При этом между анодом и катодом прикладываетс посто нное напр жение примерно 2 кВ. В резонаторе лазера возникает два световых пучка, движущихс по кольцу в противоположных направлени х. Частоты излучени пучков измен ютс при наличии в резонаторе элементов с независимыми оптическими свойствами Таким элементом в лазерном парциальном расходомере вл етс кювета 9 с движущимс по ней потоком среды, пересекающей лазерные лучи под углом, не равным 90°. При этом изменение частоты встречных волн пропорционально интегральной по пути луча скорости потока. Изменение частоты регистрируетс первым фотоприемником 6 и измер етс частотомером 11.An annular laser 1 (Fig. 1) is excited by a constant voltage from an ignition unit 17 supplied to the cathode, and from a 16-bit power supply connected to the anodes. In this case, a constant voltage of approximately 2 kV is applied between the anode and the cathode. In the laser resonator, two light beams are produced, moving along the ring in opposite directions. The radiation frequencies of the beams vary when there are elements with independent optical properties in the resonator. Such an element in a laser partial flow meter is a cell 9 with a fluid flow moving along it crossing the laser beams at an angle not equal to 90 °. In this case, the change in the frequency of counterpropagating waves is proportional to the flow velocity integrated along the path of the beam. The frequency change is recorded by the first photodetector 6 and measured by a frequency meter 11.
Дл контрол парциального расхода химической компоненты среды устанавливаетс длина волны излучени лазера, совпадающа с полосой поглощени определ емой компоненты. Спектроскопи поглощени внутри резонатора дл колебательно-вращательных спектров молекулы основана на использовании закона Бугара-БераTo control the partial consumption of the chemical component of the medium, the laser emission wavelength is set to coincide with the absorption band of the component being determined. Absorption spectroscopy inside a resonator for the vibrational-rotational spectra of a molecule is based on the use of the Bugar-Beer law.
JH Jo(w)(6))l.JH Jo (w) (6)) l.
где J(ftJ) и J0(ft) - спектральные интенсивности излучени с поглощением компоненты среды в резонаторе лазера и без поглощени ;where J (ftJ) and J0 (ft) are the spectral intensities of the radiation with absorption of the medium component in the laser cavity and without absorption;
К(о;) - коэффициент поглощени исследуемой линии;K (o;) is the absorption coefficient of the line under study;
I - длина пути пучка в среде. Изменение мощности излучени в резонаторе , обусловленное поглощением, измер етс вторым фотоприемником 7 и усиливаетс усилителем 12. Напр жение с выхода усилител 12 поступает на систему 13 стабилизации периметра и систему 14 стабилизации мощности. Система стабилизации периметра вырабатывает напр жение , подаваемое на пьезопреобразователь 8, который деформирует тонкое зеркало 4 и стабилизирует длину резонатора, стабилизиру экстремальным методом частоту излучени лазера. Система 14 стабилизации мощности вырабатывает напр жение, которое управл ет током разр да блока питани 15 лазера, и стабилизирует астатическим методом изменени мощности до заданногоI is the length of the beam path in the medium. The change in radiation power in the resonator due to absorption is measured by the second photoreceiver 7 and is amplified by amplifier 12. The voltage from the output of amplifier 12 goes to the perimeter stabilization system 13 and the power stabilization system 14. The perimeter stabilization system produces a voltage applied to the piezoelectric transducer 8, which deforms the thin mirror 4 and stabilizes the length of the resonator, stabilizing the laser frequency with an extreme method. The power stabilization system 14 produces a voltage that controls the discharge current of the laser power supply 15 and stabilizes it by an static method of changing the power to a predetermined
уровн . Напр жение с системы 14 стабилизации мощности поступает в блок 16, который осуществл ет частотно-импульсную модул цию сигнала. Таким образом.сигнал на выходе блока 16 вл етс функцией концентрации исследуемой компоненты среды. Дл понижени порога чувствительности к расходу измер емой среды в резонаторе кольцевого лазера размещен независимый элемент Фараде , которыйlevel The voltage from the power stabilization system 14 enters unit 16, which performs pulse-frequency modulation of the signal. Thus, the signal at the output of block 16 is a function of the concentration of the medium component under investigation. To lower the threshold of sensitivity to the flow rate of the measured medium, an independent Farade element is placed in the cavity of the ring laser, which
управл етс от системы управлени 19 током подмагничивани . Этим создаетс опорна разностна частота биений, например 1 кГц. Сигнал с выхода блока 16 поступает в систему управлени 19 токомcontrolled by a bias current control system 19. This creates a reference difference beat frequency, e.g. 1 kHz. The signal from the output of the block 16 enters the control system 19 current
подмагничивани Благодар этому разностна частота лучей в резонаторе пропорциональна произведению расхода газа на парциальную концентрацию компоненты среды или пропорциональна парциальномуDue to this difference, the frequency of the rays in the resonator is proportional to the product of the gas flow by the partial concentration of the medium component or proportional to the partial
расходу среды. Фотоприемник 6 принимает сигнал разностной частоты, а с помощью частотомера 11 производитс отсчет показаний парциального расхода измер емой компоненты среды.environmental flow. The photodetector 6 receives the signal of the difference frequency, and with the help of the frequency meter 11, the readings of the partial consumption of the measured medium component are measured.
Дл уменьшени температурной погрешности измерени разностной частоты невзаимный элемен г Фараде поддержиеа етс при посто нной температуре с по мощью системы термостабилизации 18To reduce the temperature error in measuring the difference frequency, the nonreciprocal Farad element is maintained at a constant temperature using a thermal stabilization system.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884607758A SU1673924A1 (en) | 1988-09-15 | 1988-09-15 | Method and apparatus for fluid flow metering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884607758A SU1673924A1 (en) | 1988-09-15 | 1988-09-15 | Method and apparatus for fluid flow metering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1673924A1 true SU1673924A1 (en) | 1991-08-30 |
Family
ID=21410403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU884607758A SU1673924A1 (en) | 1988-09-15 | 1988-09-15 | Method and apparatus for fluid flow metering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1673924A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU183355U1 (en) * | 2018-07-09 | 2018-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Installation for cleaning and restoring the physico-chemical properties of the composition of the lubricating oil |
-
1988
- 1988-09-15 SU SU884607758A patent/SU1673924A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Крылов П.С. и др. Стабилизированный кольцевой лазер дл измерени расхода газа.- Измерительна техника, 1980, № 12, с. 50-51. Ринкевичюс Б.С. Лазерна анемометри . М.: Энерги , 1978, с. 132. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU183355U1 (en) * | 2018-07-09 | 2018-09-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Installation for cleaning and restoring the physico-chemical properties of the composition of the lubricating oil |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4730112A (en) | Oxygen measurement using visible radiation | |
| US6865198B2 (en) | Cavity ringdown spectroscopy system and method | |
| US4500207A (en) | Non-dispersive optical determination of gas concentration | |
| US4233513A (en) | Gas analyzer | |
| EP1549932A1 (en) | Gas detection method and gas detector device | |
| US9989729B2 (en) | Ultra stable resonant cavity for gas analysis systems | |
| EP0196856B1 (en) | Dual-wavelength laser apparatus | |
| CA1183591A (en) | Ring laser gyroscope utilizing phase detector for minimizing beam lock-in | |
| JP2005525571A (en) | System and method for controlling a light source for cavity ring-down spectroscopy | |
| US20080037026A1 (en) | Scale-Factor Stabilized Solid-State Laser Gyroscope | |
| WO2021007782A1 (en) | Cavity ring-down spectrometer system | |
| US4655597A (en) | Micro-displacement measuring apparatus using a semiconductor laser | |
| US20050062972A1 (en) | System and method for cavity ring-down spectroscopy using continuously varying continuous wave excitation | |
| US10852227B2 (en) | Apparatus for and method of sensing fluorine concentration | |
| SU1673924A1 (en) | Method and apparatus for fluid flow metering | |
| US4830502A (en) | Apparatus and method for measuring light absorption characteristic of a thin film, and equipment provided with said apparatus for forming a monomolecular built-up film | |
| CA1293318C (en) | Ring laser gyroscope cavity length control apparatus and method | |
| JP2744728B2 (en) | Gas concentration measuring method and its measuring device | |
| US5100236A (en) | Two servo loop passive ring laser gyroscope | |
| Grubbs et al. | High resolution stimulated Brillouin gain spectrometer | |
| JP2792782B2 (en) | Gas concentration measuring method and its measuring device | |
| US5175737A (en) | Cavity referenced acousto-optical laser frequency stabilization | |
| Westblom et al. | Imaging measurements of flow velocities using laser-induced fluorescence | |
| JPH10132737A (en) | Device and method for measuring remote gas concentration | |
| Courtois et al. | Frequency and amplitude stabilization device for a cw CO2 laser |