WO2000006995A1 - Procede et dispositif optique pour la mesure des caracteristiques dynamiques d'un milieu gazeux - Google Patents

Procede et dispositif optique pour la mesure des caracteristiques dynamiques d'un milieu gazeux Download PDF

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WO2000006995A1
WO2000006995A1 PCT/FR1999/001804 FR9901804W WO0006995A1 WO 2000006995 A1 WO2000006995 A1 WO 2000006995A1 FR 9901804 W FR9901804 W FR 9901804W WO 0006995 A1 WO0006995 A1 WO 0006995A1
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WO
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beams
measuring
compressible fluid
dynamic characteristics
pairs
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/001804
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Inventor
Jean-Paul Bonnet
Dominique Gresillon
André VIGNER
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs)
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/26—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting optical wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring the dynamic characteristics of a fluid and in particular the speed measurement. It uses an optical property not yet exploited by gas metrology, the collective diffusion of visible light by the non-uniformities of the optical index of a transparent medium.
  • the device used consists of a similar optical arrangement or a derivative of the velocimeter for atmospheric or gas flows, which observes the Doppler effect undergone by the light scattered by macro-particles, and functions as a velocimeter which does not require a particle.
  • This device can be used in laser anemometry or in acoustic metrology.
  • Doppler laser anemometry is already well known in the prior art. Speed measurements by conventional Doppler laser anemometry require particles to be sown with the flows. They rely on the scattering of light by these particles, called Mie scattering.
  • This principle is applied, for example, to a device in patent No. WO9725607.
  • This device comprises emitting and receiving optical guides formed by integrated optical techniques on a single substrate, preferably made of glass.
  • the emitter guides connected to a light source, produce two mutually coherent beams, inclined with respect to each other so as to constitute interference fringes in a measurement volume situated outside the substrate.
  • the receiving guides transmit the light scattered by the passage of moving particles through the measurement volume to a detection and processing circuit.
  • the substrate is mounted in a fixed support in an orifice in a wall along which flows a fluid transporting the particles to be examined.
  • the substrate has a face which comes into contact with the fluid.
  • This device makes it possible to determine the speed, the size and / or the number of particles in movement in a fluid moving along a wall.
  • This seeding constraint is always penalizing and sometimes prohibitive, for example in the case of flows with a high rotation rate, in which the sown particles do not reach the vortex core.
  • Patent O80 / 01953 is also known in the state of the art.
  • This prior art device is intended for measuring the local density and its variation over time by measuring the local refractive index and its variations.
  • Two coherent laser beams between them are directed so as to intersect in the measurement volume, to form interference fringes.
  • An intermediate optical image of the interference fringes is generated and a greatly enlarged image of a cross section of this measurement volume is projected into a recording area in the form of a system of parallel interference fringes.
  • the differential signal supplied by detectors By setting the differential signal supplied by detectors to zero, the particular extreme value of the intensity of the interference fringes appearing between them is fixed in space and this value thus serves as a reference point for the enlargement of the fringe system when the interval between the fringes varies.
  • This device aims to measure locally, in a point measurement area, a refractive index. It should be noted that this method is inapplicable since it is false to believe that in this device the interfringe distance depends on the local optical index. However, the optical layout diagram can serve as a comparison with the present process.
  • French patent FR2611057 describes a device which comprises means for creating acoustic waves and a medium for propagation of these acoustic waves, this medium being transparent to the light beam.
  • the modulation system uses such a device provided with control means for the modulation of visible or near infrared light coming from a single mode or multimode fiber, or returning to such a fiber.
  • the laser velocimetry system measures the local speed of a fluid entraining microparticles, by analyzing the light scattered by them when they pass through an area or interfere with the diffracted beams at order 0 and a order 1 by the device. This prior art device requires seeding of the measurement area.
  • the object of the invention is to provide a method and a measuring device which does not require seeding, for the measurement of the dynamic characteristics of a gaseous medium.
  • the invention consists of
  • the general device used is as follows (FIG. 1): a source laser (1) illuminates the observation region where the measurement is made. Spatial fluctuations in the optical index in this region cause partial scattering of light in all directions. The scattered light is collected in a particular direction using a reception optic (6) which focuses this light on a detector (7). The direction of observation is defined by the angle ⁇ between the axes of propagation of the incident light (3) (wave vector kj . ) And of the scattered light (9) (wave vector k d ).
  • the assembly shown here is completed by a low-intensity optical reference channel, formed from an acousto-optical deflector (2), which introduces a frequency offset ⁇ f, and directed towards the detector.
  • This optical channel is also designated by the term "local oscillator". It makes it possible to analyze the temporal fluctuations of the light scattered by a heterodyne detection method.
  • the light collected on the detector contains instant information on a component of the density fluctuations present in the observed volume. This component is the spatial Fourier transform of the density, for a wave vector k defined by the optical arrangement. This vector is in fact equal to the difference between the scattered and incident wave vectors. To this wave vector k is associated a wavelength ⁇ .
  • the density fluctuations of a compressible fluid are formed by two waves having different phase velocities: an isobaric entropy wave, propagating at the convection speed of the fluid, and a wave of isentropic pressure (or "acoustic wave”) propagating at the speed of sound.
  • the broadcast signal therefore generally comprises two types of components. Its frequency analysis will make it possible to distinguish these two components: the entropy waves are translated by a Doppler frequency and the acoustic waves by acoustic frequencies.
  • the invention takes advantage of the considerable advantages of the collective diffusion of light by allowing its implementation from optical and optoelectronic elements of laser anemometry by Doppler effect. Many public and private research centers have the instrumentation to perform this type of anemometry. The additional cost necessary for the adaptation in specific chain would then be minimal. The process of the invention is thus carried out in visible light, which makes it easier to aim, and does not need a seeding.
  • the invention makes it possible to widen the field of velocity measurements for reduced costs, in particular for transonic, supersonic or hypersonic flows, for very strongly unstuck, unsteady or highly compressible flows, for flows of an industrial nature in turbo machines or ballistics and for convections and flows in reactors and reactive media.
  • the measurement of the acoustic waves allowed by the invention makes it possible to use it for measuring the propagation of sound waves, by observing adiabatic fluctuations in density, and convection of gases, by observing isobaric fluctuations in the density.
  • the particular elements of the invention will emerge from the description which follows.
  • the invention consists, in its most general sense, of a method for measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid, consisting in directing at least one pair of beams coming from an optical system comprising a laser beam splitter towards a measurement zone. , and to measure with a photo-detector the beat between the light scattered from one of the beams and coming from the measurement area and the other beam, or else the light scattered from the two beams and coming from the measurement area.
  • the polarization of the light in each of the beams of the same pair at the point of intersection is such that their projections are not orthogonal (or even, that the scalar product of the associated electric fields is not zero).
  • the method is characterized in that two beams of the same pair form an angle at most equal to 60 mrad, in that a laser source emitting in the visible spectrum is used and in that the measurement area does not make the subject to no seeding.
  • This method of measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid may advantageously be characterized in that the beam splitter is constituted by an acousto-optical deflector introducing a frequency shift ⁇ f of one of the beams of the beam pair.
  • this method of measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid according to a variant of the preceding methods will be characterized in that two pairs of beams of equal or different wavelength are directed towards the measurement zone.
  • the method for measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid will preferably be characterized in that two pairs of different offset beams ⁇ f are directed towards the measurement zone.
  • the invention also relates to a device for measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid comprising at least one laser source associated with an optical system for the production of at least two beams converging towards a measurement area, the device further comprising at at least one photosensitive detector for measuring the light coming from the measurement area and reaching the detector along one or more optical viewing axes, characterized in that the laser sources emit in the visible spectrum, in that the optical system achieves a convergence of the two beams of 60 mrad at most, and in that the measurement zone is not the subject of any seeding.
  • This device for measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid will preferably be characterized in that it comprises two converging pairs of incident beams, in that the planes defined by these said pairs intersect in the measurement zone and in that the plane containing the axes of symmetry of the two pairs of incident beams is perpendicular to the planes defined by these said pairs.
  • the device for measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid will be characterized in that it comprises twice two converging pairs of incident beams, in that the planes defined by these said pairs intersect in the measurement zone and in that the two planes containing the axes of symmetry of the sets of two pairs of incident beams are perpendicular to the planes defined by these said pairs.
  • These devices can be characterized in that each pair of beams is associated with a photosensitive detector or in that there is a single photosensitive detector, the said detector being located in an equivalent optical position for the two pairs of beams.
  • a preferred variant will consist in that the device for measuring the dynamic characteristics of a compressible fluid will be characterized in that at least one photosensitive detector is equipped with a diaphragm, the opening of said diaphragm being located in a cone between two bundles of the same pair of bundles.
  • the device In the case of a system with several pairs of beams, the device will be characterized in that the photosensitive detector is equipped with a diaphragm having two or three openings. In the case of two openings, these are located in each of the two cones between the two beams of the same pair of beams. In the case of three openings, the first two are located as described above and the third targets the measurement area.
  • an optical adapter will be fitted, characterized in that it comprises a beam splitter for the production of two beams and optical means for orienting the beams at an angle at most equal to 60mrad.
  • this optical adapter is characterized in that it comprises two beam splitters for the production of two pairs of beams and optical means for orienting the beams at an angle at most equal to 60 mrad.
  • the method and the device which are the subject of the invention can then be applied, in a any of the foregoing variations to a laser anemometer or an acoustic measurement device.
  • Figure 1 shows the block diagram of the collective light scattering. It consists of a source laser (1) whose beams are divided in an acousto-optical divider (2). The incident beam (3) and the reference beam (4) intersect in the measurement volume (5). An optical detector (7), provided with a converging optical system (6), measures the scattered light (9) while an absorber (8) is in the axis of the incident beam.
  • FIG. 2 shows an example of adaptation of the transmission head to reduce the angle between the beams in the measurement volume (5).
  • This device here consists of a set of prisms (11) and a converging lens (12).
  • FIG. 3 represents a device for direct targeting of a beam. It consists of a reception optic comprising an aperture diaphragm (21), a lens (22), an ocular directional diaphragm (23) and a photomultiplier (24). Two beams (25) and (26) are received.
  • FIG. 4 represents a device for receiving without direct aiming of a beam. This device targets an acceptance cone (31) located between the two beams.
  • FIG. 5 represents a collective diffusion system with two pairs of beams in a particular geometrical position with respect to a horizontal axis (47) and a vertical axis (48). It consists of a transmitting lens (41) and a receiving lens (46). It also includes two pairs of incident beams (42 and 43) and (44 and 45).
  • the invention uses the same laser sources as the laser anemometry chains by Doppler effect, that is to say visible radiation. These chains carry out in the observation area an arrangement equivalent to that shown in FIG. 1, by crossing two optical beams of equal intensity. These two beams define an interference network characterized by a wave vector k constructed from the two incident wave vectors.
  • This form factor varies with the wavelength ⁇ of the beams passing through the medium, this variation being generally equal to the variation of ⁇ raised to the power 11/3. Since infrared has a wavelength on the order of 10 ⁇ m and visible light has a wavelength on the order of 0.5 ⁇ m, the form factor then undergoes a reduction on the order of 10 5 , which is unacceptable.
  • the illumination optics in the process which is the subject of the invention is implemented in such a way that it increases the wavelength of the grating. This is achieved by decreasing the angle ⁇ .
  • the angle ⁇ between the beams is less than or equal to 60 mrad the density fluctuations are not damped by dissipation, the wavelengths observed being greater than twenty micrometers.
  • current conventional commercial optics have angles ⁇ greater than 120 mrad.
  • the electric current from the detection system is transmitted in a measuring device which transforms the temporal variations of this current either in temporal correlation functions, or in frequency spectra, or in a complex number whose amplitude and / or phase are followed in time as well as the linear transformations of this amplitude and / or of this phase to arrive or not to form the histograms of these functions and / or their linear transforms and to calculate or not the respective statistical moments.
  • this electrical signal transformation system is said to provide information on the gas present in the beam convergence zone and this information is itself announced as being obtainable without it being necessary to introduce into this zone of convergence no foreign particles to the gas.
  • a first variant consists in choosing a specific arrangement for the optical emission device. The optical head then directly achieves the correct spacing between the beams.
  • a second variant, chosen preferably consists of a laser anemometry emission head by Doppler effect and an adaptation module inserted on this emission head This module can, for example, reduce the spacing between the beams incidents on the focusing lens towards the measurement point.
  • This module comprises, for example, as indicated in FIG.
  • FIG. 2 An example of a module for adapting a laser anemomeric optic by Doppler effect to optics using collective light scattering is presented in FIG. 2.
  • the spacing E between the two parallel beams incident on the focusing lens was 60 mm and the focal distance 300 mm, giving an interfringe distance of 2.6 micrometers.
  • the spacing e between the two incident parallel beams has been reduced to the value of 5 mm.
  • the interfringe obtained with the same focal lens 300 mm is 30.8 micrometers, a distance compatible with the use in collective light scattering.
  • the detector can be placed in two different positions.
  • the first variant consists in placing the detector in the axis of one of the beams.
  • Figure 3 specifies the location of the detector when it is placed in the axis of the local oscillator (26).
  • the measurement volume is formed by two cones opposite by their base. In the prototype of the device produced, the diameter of the base is 0.2 mm and the length (distance between the two tops of the cones) is approximately 20 mm.
  • the second variant chosen preferentially, consists in placing the detector off the axis of the optical beams.
  • the start-up of the prototype device has demonstrated that the detector receives a collective broadcast signal, of amplitude and shape close to those of the signal obtained in the first arrangement, when the detector does not aim at one of the beams. .
  • a scattered signal from the gas located in the area of intersection of the two beams which propagates in all directions intermediate between those of the two incident beams ( Figure 4).
  • This signal can be received by the detector without the need to precisely align the detection head in the axis, for example, of one of the two primary beams.
  • This second device is particularly interesting because it facilitates alignments.
  • the aiming angle of the detector is included in a reception cone centered on the bisector of the angle ⁇ between the two incident beams, and with an angular opening of less than ⁇ .
  • the intensity of each of the two beams can be the same.
  • the reception head can be constituted, in a first variant, from a conventional reception optics in laser anemometry by Doppler effect.
  • an adapted diaphragm makes it possible to limit reception to the optical signals useful for collective broadcasting. Different types of diaphragms are possible, but all must have at least a reduced aperture to avoid the detector being too bright.
  • the reception head can be built directly as a function of the use of collective light diffusion.
  • the assembly described above measures the various characteristics (speed, acoustics) in a volume forming a cylinder several centimeters long.
  • each of the two systems comprises a pair of beams formed by a primary beam and a local oscillating beam, both having the same polarization. These two beams are contained in the same plane and they intersect in the center of the measurement area.
  • the two systems can use the same source, or two different sources (for example the green and blue pair of the ionized Argon laser).
  • the layout is shown in Figure 5.
  • the two diffusion planes corresponding to the two systems intersect in the measurement area (5).
  • the analysis wave vector k common to the two scattering systems is parallel to the line of intersection of the two scattering planes. It is also necessary that the plane containing the two axes of symmetry of the incident systems (42 + 43) and
  • (44 + 45) is perpendicular to the two planes formed by each of the systems (42 + 43) and (44 + 45).
  • the angle of intersection ⁇ between two beams of the same pair (respectively ⁇ A and ⁇ B ) is less than 60 mrad.
  • the two angles ⁇ A and ⁇ B are in the ratio of the wavelengths of the radiation sources ⁇ A and ⁇ B ( ⁇ A /
  • ⁇ B ⁇ A / ⁇ B ).
  • the angle of intersection ⁇ between the two scattering planes can be much larger, it can be that which is used in laser anemometry systems by Doppler effect.
  • the diffusion volume common to the two diffusion devices is thus reduced to the same shape and the same dimension as that of the laser anemometry by Doppler effect.
  • This arrangement is made by the device of FIG. 5, when the four source beams (42 +43, and 44 + 45) are parallel and incident on the same lens whose image focal point is in the center of the measurement area.
  • the planes of the incident systems are horizontal and superimposed while the plane containing their axes of symmetry is vertical.
  • a possible variant is to combine two systems of two pairs to measure two orthogonal components of the speed in the compressible fluid.
  • Reception takes place by alignment in the axis or off the axis, according to the variants described above.
  • it can use a detector per diffusion system.
  • the signals from each detector are processed by analog or digital method to form the interspectrum or the intercorrelation.
  • the two main beams (or the two optical axes for off-axis aiming) can be oriented towards a single detector by an appropriate choice of the focal length of the reception lens.
  • the detector is then located in an equivalent optical position for the two pairs. This equivalent position is obtained by an appropriate arrangement of reflective and / or refractive elements located downstream from the point of convergence.
  • the optical paths are then such that the two optical viewing axes of the detector converge again at a single point where this single detector is located.
  • the photo-current from this single detector is formed by the sum of the two scattered electric fields
  • the autocorrelation of this photocurrent is formed by the sum of the autocorrelation of each of the two scattered fields and 1 ' intercorrelation between the two scattered fields.
  • the device may include an extension which avoids the use of several digital acquisition channels coupled to a computer.
  • This extension consists in forming the two diffusion systems from two different heterodyne beat frequencies (or two different offset frequencies obtained by the Bragg cell).
  • the intercorrelation appears in the form of the modulation of a carrier whose frequency is equal to the beat between the two heterodyne frequencies, and the interspectrum is directly obtained by the frequency autospectrum of the signal around this frequency of beat without requiring the use of a complex digital system formed by two digital acquisition channels and a computer.
  • This intercorrelation, and the corresponding interspectrum provide the same information as the spectrum in the measurements by collective light scattering, they only keep the information relevant to the common volume of the two measurements.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de mesure des fluctuations de densité dans un fluide. Elle utilise une propriété optique non encore exploitée par la métrologie des gaz, la diffusioncollective de la lumière visible par les non-uniformités de l'indice optique d'un milieu transparent. Le dispositif utilisé consiste en un montage optique analogue ou dérivé du vélocimètre pour les écoulements atmosphériques ou gazeux, qui observe l'effet Doppler subi par la lumière diffusée par des macro-particules, et fonctionne en un vélocimètre qui ne nécessite pas de particule. Ce dispositif pourra être utilisé en anémométrie laser ou en métrologie acoustique.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF OPTIQUE POUR LA MESURE DES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES D'UN MILIEU GAZEUX.
La présente invention a pour objet un procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide et en particulier la mesure de vitesse . Elle utilise une propriété optique non encore exploitée par la métrologie des gaz, la diffusion collective de la lumière visible par les non-uniformités de l'indice optique d'un milieu transparent. Le dispositif utilisé consiste en un montage optique analogue ou dérivé du vélocimètre pour les écoulements atmosphériques ou gazeux, qui observe l'effet Doppler subi par la lumière diffusée par des macro-particules, et fonctionne en un vélocimètre qui ne nécessite pas de particule. Ce dispositif pourra être utilisé en anémométrie laser ou en métrologie acoustique.
L ' anémométrie laser par effet Doppler est déjà bien connue dans l'art antérieur. Les mesures de vitesse par anémométrie laser Doppler conventionnelles nécessitent d'ensemencer les écoulements par des particules. Elles s'appuient sur la diffusion de la lumière par ces particules, appelée la diffusion de Mie. Ce principe est appliqué, par exemple, à un dispositif dans le brevet n°WO9725607. Ce dispositif comporte des guides optiques émetteurs et récepteurs formés par des techniques d'optique intégrée sur un substrat unique, de préférence en verre. Les guides émetteurs, connectés à une source lumineuse, produisent deux faisceaux mutuellement cohérents, inclinés l'un par rapport à l'autre de manière à constituer des franges d'interférences dans un volume de mesure situé à l'extérieur du substrat. Les guides récepteurs transmettent à un circuit de détection et de traitement la lumière diffusée par le passage de particules en déplacement à travers le volume de mesure. Le substrat est monté dans un support fixe dans un orifice d'une paroi le long duquel s'écoule un fluide transportant les particules à examiner. Le substrat comporte une face qui vient en contact avec le fluide. Ce dispositif permet de déterminer la vitesse, la taille et/ou le nombre de particules en mouvement dans un fluide en déplacement le long d'une paroi. Cette contrainte d'ensemencement est toujours pénalisante et parfois rédhibitoire, par exemple dans le cas d'écoulements à fort taux de rotation, dans lesquels les particules semées n'atteignent pas le noyau tourbillonnaire.
Une méthode différente, basée sur la diffusion de Rayleigh cohérente par les inhomogénéités de densité, a été parallèlement développée. Cette méthode appelée diffusion collective de la lumière a donné lieu à la construction de bancs spécifiques utilisant des lasers émettant dans l'infrarouge. Elle requiert l'existence de non uniformités spatiales de l'indice optique dans le milieu. Ces non-uniformités sont provoquées par exemple par la non uniformité de la densité du gaz. En raison de la diffusion moléculaire, ces non-uniformités ne peuvent pas exister à très petites échelles, notamment sur des longueurs inférieures à la longueur de dissipation de Kolmogorov. Cette longueur est typiquement supérieure à 8 micromètres. Ceci conduit les dispositifs à s'accorder à des longueurs d'onde supérieures à 8 micromètres, ou encore à un angle de diffusion inférieur à 60 mrad. Ces mesures présentent l'intérêt majeur de permettre une vélocimétrie en l'absence d'ensemencement des écoulements. Cependant leur utilisation est limitée par le coût relativement onéreux de la construction de bancs spécifiques et commercialement peu diffusés car la lumière laser est diffusée dans l'infrarouge, et par un effet d'intégration spatiale qui définit la mesure dans un volume non négligeable. Un exemple d'un tel dispositif est donné dans le brevet français n°88.13559 qui porte sur une disposition spécifique des bancs d'optique.
On connaît également dans l'état de la technique le brevet O80/01953. Ce dispositif de l'art antérieur est destiné à la mesure de la densité locale et de sa variation dans le temps par mesure de 1 ' indice de réfraction local et de ses variations . Deux faisceaux laser cohérents entre eux sont dirigés de manière à se couper dans le volume de mesure, pour former des franges d'interférence. Une image optique intermédiaire des franges d'interférence est engendrée et une image fortement agrandie d'une coupe transversale de ce volume de mesure est projetée dans une zone d'enregistrement sous la forme d'un système de franges d'interférences parallèles. Par un réglage de zéro du signal différentiel fourni par des détecteurs, on fixe dans l'espace la valeur extrême particulière de l'intensité des franges d'interférence apparaissant entre ceux-ci et cette valeur sert ainsi de point de référence pour l'élargissement du système de franges lorsque 1 ' intervalle entre les franges varie. Un signal électrique différentiel correspondant a l'espacement des franges et de ce fait, disent les auteurs, inversement proportionnel à l'indice de réfraction, donc à la densité du milieu situé dans le volume de mesure, est converti en un signal de mesure (U(t)) au moyen d'un circuit électronique.
Ce dispositif vise à mesurer localement, dans une zone de mesure ponctuelle, un indice de réfraction. Il convient de remarquer que ce procédé est inapplicable puisqu'il est faux de croire que dans ce dispositif la distance d' interfrange dépende de l'indice optique local. Néanmoins le schéma d'implantation optique peut servir de comparaison avec le présent procédé.
Le brevet français FR2611057 décrit un dispositif qui comprend des moyens de création d'ondes acoustiques et un milieu de propagation de ces ondes acoustiques, ce milieu étant transparent au faisceau lumineux. Le système de modulation utilise un tel dispositif muni de moyens de commande pour la modulation de lumière visible ou proche infrarouge provenant d'une fibre monomode ou multimode, ou rentrant dans une telle fibre. Le système de vélocimétrie laser mesure la vitesse locale d'un fluide entraînant des microparticules, par analyse de la lumière diffusée par celles-ci lorsqu'elles passent dans une zone ou interfèrent les faisceaux diffractés à l'ordre 0 et a l'ordre 1 par le dispositif. Ce dispositif de l'art antérieur nécessite un ensemencement de la zone de mesure.
Le but de 1 ' invention est de proposer un procédé et un dispositif de mesure ne nécessitant pas d'ensemencement, pour la mesure des caractéristiques dynamiques d'un milieu gazeux.
L'invention consiste
Le dispositif général utilisé est le suivant (figure 1) : un laser source (1) éclaire la région d'observation où s'effectue la mesure. Les fluctuations spatiales de l'indice optique dans cette région provoquent une diffusion partielle de la lumière dans toutes les directions. On collecte la lumière diffusée dans une direction particulière à l'aide d'une optique de réception (6) qui focalise cette lumière sur un détecteur (7) . La direction d'observation est définie par l'angle θ entre les axes de propagation de la lumière incidente (3) (vecteur d'onde kj.) et de la lumière diffusée (9) (vecteur d'onde kd) . Le montage représenté ici est complété par une voie optique de référence, de faible intensité, formée à partir d'un déflecteur acousto-optique (2), qui introduit un décalage de fréquence Δf, et dirigée vers le détecteur. Cette voie optique est encore désignée sous le terme de "oscillateur local". Elle permet d'analyser les fluctuations temporelles de la lumière diffusée par une méthode de détection hétérodyne. La lumière collectée sur le détecteur contient des informations instantanées sur une composante des fluctuations de densité présentes dans le volume observé. Cette composante est la transformée de Fourier spatiale de la densité, pour un vecteur d'onde k défini par la disposition optique. Ce vecteur en effet est égal à la différence entre les vecteurs d'onde diffusé et incident. À ce vecteur d'onde k est associé une longueur d'onde Λ. On peut alors définir la longueur d'onde des fluctuations observées Λ en fonction de la direction θ de diffusion et de la longueur d'onde du laser incident. Pour un vecteur d'onde k donné, les fluctuations de densité d'un fluide compressible sont formées de deux ondes ayant différentes vitesses de phase : une onde d'entropie isobare, se propageant à la vitesse de convection du fluide, et une onde de pression isentrope (ou " onde acoustique ") se propageant à la vitesse du son. Le signal diffusé comprend donc, en général, deux types de composantes. Son analyse fréquentielle va permettre de distinguer ces deux composantes : les ondes d'entropie se traduisent par une fréquence Doppler et les ondes acoustiques par des fréquences acoustiques. La pratique des observations de la diffusion collective de la lumière montre que, sauf pour le cas particulier des couches de mélange (ou des sillages) hypersoniques, ces deux types d'onde ont des fréquences très faciles à distinguer et qu'en outre l'amplitude de l'onde d'entropie domine largement celle des ondes acoustiques .
Les fluctuations isobares étant convectées par l'écoulement, la lumière qu'elles diffusent présente le même effet Doppler que des particules passant dans le même volume d'intersection entre les deux faisceaux incident et de référence. Ainsi l'analyse de cette lumière diffusée par des méthodes analogues à celles qui sont mises en œuvre pour 1 ' anémométrie laser par effet Doppler permet d'obtenir instantanément et de façon continue la vitesse du milieu - sans ensemencement. Cette mesure permanente de la vitesse donne accès à sa distribution de probabilité et à ses statistiques .
L'invention tire parti des avantages considérables de la diffusion collective de la lumière en permettant sa mise en œuvre à partir d'éléments optiques et optoélectroniques de 1 ' anémométrie laser par effet Doppler. De très nombreux centres de recherche publics ou privés disposent de l'instrumentation pour effectuer ce type d' anémométrie. Le surcoût nécessaire à l'adaptation en chaîne spécifique serait alors minime. Le procédé de l'invention est ainsi réalisé en lumière visible, ce qui permet de faciliter les visées, et n'a pas besoin d'un ensemencement. L'invention permet d'élargir le domaine des mesures de vitesse pour des coûts réduits, en particulier pour les écoulements transsoniques, supersoniques ou hypersoniques, pour les écoulements très fortement décollés, instationnaires ou fortement compressibles, pour les écoulements à caractère industriels dans les turbo machines ou en balistique et pour les convections et écoulements dans les réacteurs et les milieux réactifs. La mesure des ondes acoustiques permise par l'invention rend son utilisation possible dans la mesure de la propagation des ondes sonores, par l'observation des fluctuations adiabatiques de la densité, et de la convection des gaz, par l'observation des fluctuations isobares de la densité. Les éléments particuliers de l'invention ressortiront de la description qui suit.
L'invention consiste dans son acception la plus générale en un procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible, consistant à diriger vers une zone de mesure au moins une paire de faisceaux provenant d'un système optique comprenant un diviseur de faisceau laser, et à mesurer avec un photo-détecteur le battement entre la lumière diffusée à partir de l'un des faisceaux et provenant de la zone de mesure et 1 ' autre faisceau, ou bien la lumière diffusée à partir des deux faisceaux et provenant de la zone de mesure. La polarisation de la lumière dans chacun des faisceaux d'une même paire au point d'intersection est telle que leurs projections ne sont pas orthogonales (ou encore, que le produit scalaire des champs électriques associés n'est pas nul). Le procédé est caractérisé en ce que deux faisceaux d'une même paire forment un angle au plus égal à 60mrad, en ce que l'on utilise une source laser émettant dans le spectre visible et en ce que la zone de mesure ne fait l'objet d'aucun ensemencement . Ce procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible pourra être avantageusement caractérisé en ce que le diviseur de faisceaux est constitué par un déflecteur acousto-optique introduisant un décalage de fréquence Δf de l'un des faisceaux de la paire de faisceau.
De la même manière, ce procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon une variante des procédés précédents sera caractérisé en ce que l'on dirige vers la zone de mesure deux paires de faisceaux de longueur d'onde égales ou différentes.
Enfin, le procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une des méthodes précédentes, sera de préférence caractérisé en ce que l'on dirige vers la zone de mesure deux paires de faisceaux de décalages Δf différents.
L'invention concerne également un dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible comportant au moins une source laser associée à un système optique pour la production d'au moins deux faisceaux convergents vers une zone de mesure, le dispositif comportant en outre au moins un détecteur photosensible pour la mesure de la lumière issue de la zone de mesure et parvenant au détecteur suivant un ou plusieurs axes de visée optique, caractérisé en ce que les sources laser émettent dans le spectre visible, en ce que le système optique réalise une convergence des deux faisceaux de 60 mrad au plus, et en ce que la zone de mesure ne fasse l'objet d' aucun ensemencement .
Ce dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible sera de préférence caractérisé en ce qu'il comporte deux paires convergentes de faisceaux incidents, en ce que les plans définis par ces dites paires se croisent dans la zone de mesure et en ce que le plan contenant les axes de symétrie des deux paires de faisceaux incidentes est perpendiculaire aux plans définis par ces dites paires .
Dans une variante avantageuse le dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible sera caractérisé en ce qu'il comporte deux fois deux paires convergentes de faisceaux incidents, en ce que les plans définis par ces dites paires se croisent dans la zone de mesure et en ce que les deux plans contenant les axes de symétrie des ensembles de deux paires de faisceaux incidentes sont perpendiculaires aux plans définis par ces dites paires . Ces dispositifs pourront être caractérisés en ce que chaque paire de faisceaux est associée à un détecteur photosensible ou en ce qu'il y a un seul détecteur photosensible, le dit détecteur étant situé dans une position optique équivalente pour les deux paires de faisceaux.
Une variante préférée consistera en ce que le dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible sera caractérisé en ce qu'au moins un détecteur photosensible est équipé d'un diaphragme, l'ouverture dudit diaphragme étant située dans un cône compris entre deux faisceaux d'une même paire de faisceaux.
Dans le cas d'un système à plusieurs paires de faisceaux, le dispositif sera caractérisé en ce que le détecteur photosensible est équipé d'un diaphragme possédant deux ou trois ouvertures. Dans le cas de deux ouvertures, celles-ci sont situées dans chacun des deux cônes compris entre les deux faisceaux d'une même paire de faisceaux. Dans le cas de trois ouvertures, les deux premières sont situées ainsi qu'il vient d'être décrit et la troisième vise la zone de mesure.
Pour la mise en œuvre du procédé objet de l'invention, on montera un adaptateur optique caractérisé en ce qu'il comprend un diviseur de faisceau pour la production de deux faisceaux et des moyens optiques pour orienter les faisceaux selon un angle au plus égal à 60mrad.
Dans une variante avantageuse, cet adaptateur optique est caractérisé en ce qu'il comprend deux diviseurs de faisceau pour la production de deux paires de faisceaux et des moyens optiques pour orienter les faisceaux selon un angle au plus égal à 60mrad.
Le procédé et le dispositif objets de l'invention pourront alors être appliqués, dans une quelconque des variantes précédentes à un anémomètre laser ou à un dispositif de mesure acoustique.
La figure 1 représente le schéma de principe de la diffusion collective de la lumière. Il est constitué d'un laser source (1) dont les faisceaux sont divisés dans un diviseur acousto-optique (2). Le faisceau incident (3) et le faisceau de référence (4) se croisent dans le volume de mesure (5). Un détecteur optique (7), muni d'un système optique convergent (6), mesure la lumière diffusée (9) alors qu'un absorbeur (8) est dans l'axe du faisceau incident.
La figure 2 représente un exemple d'adaptation de la tête d'émission pour diminuer l'angle entre les faisceaux dans le volume de mesure (5) . Ce dispositif est ici constitué d'un ensemble de prismes (11) et d'une lentille convergente (12).
La figure 3 représente un dispositif de visée directe d'un faisceau. Il est constitué d'une optique de réception comprenant un diaphragme d'ouverture (21), un objectif (22), un diaphragme oculaire de direction (23) et un photomultiplicateur (24) . Deux faisceaux (25) et (26) sont captés .
La figure 4 représente un dispositif de réception sans visée directe d'un faisceau. Ce dispositif vise un cône d'acception (31) situé entre les deux faisceaux.
La figure 5 représente un système de diffusion collective avec deux paires de faisceaux dans une position géométrique particulière par rapport à un axe horizontal (47) et un axe vertical (48) . Il est constitué d'une lentille d'émission (41) et d'une lentille de réception (46) . Il comprend par ailleurs deux paires de faisceaux incidents (42 et 43) et (44 et 45).
L'invention utilise les mêmes sources laser que les chaînes d' anémométrie laser par effet Doppler, c'est-à- dire un rayonnement visible. Ces chaînes réalisent dans la zone d'observation un montage équivalent de celui qui est représenté sur la figure 1, en croisant deux faisceaux optiques d'intensité égale. Ces deux faisceaux définissent un réseau d'interférence caractérisé par un vecteur d'onde k construit à partir des deux vecteurs d'onde incidents.
Le même réseau est utilisé pour une analyse de diffusion collective de la lumière, avec une modification de l'angle θ entre les deux faisceaux. En effet, cet angle θ pour les systèmes d' anémométrie par effet Doppler habituels est tel que la longueur d'onde Λ est très courte, de l'ordre de quelques microns. À cet angle de diffusion, l'intensité de la lumière diffusée par diffusion collective est très faible car les inhomogénéités de densité à cette échelle Λ de longueur d'onde sont amorties par la diffusion moléculaire. L'homme du métier n'est pas incité à utiliser la diffusion de lumière collective en lumière visible quand il considère ces pertes en intensité lumineuse. Cette baisse d'intensité est liée au facteur de forme qui mesure les irrégularités de l'indice optique du milieu présent dans le volume de mesure . Un facteur de forme trop bas empêche toute mesure puisqu'il n'y a pas assez de variation de densité. Ce facteur de forme varie avec la longueur d'onde λdes faisceaux traversant le milieu, cette variation étant généralement égale à la variation de λ élevée à la puissance 11/3. L'infrarouge ayant un longueur d'onde de l'ordre de 10 μm et la lumière visible ayant une longueur d'onde de l'ordre de 0,5 μm, le facteur de forme subit alors une diminution de l'ordre de 105, ce qui est rédhibitoire.
L'optique d' éclairement dans le procédé objet de l'invention est implantée de telle sorte qu'elle augmente la longueur d'onde du réseau. Ceci est obtenu en diminuant l'angle θ. Lorsque l'angle θ entre les faisceaux est inférieur ou égal à 60 mrad les fluctuations de densité ne sont pas amorties par la dissipation, les longueurs d'onde observées étant supérieures à vingt micromètres . Pour comparaison, les optiques commerciales classiques actuelles ont des angles θ supérieurs à 120 mrad. Le courant électrique issu du système de détection est transmis dans un appareil de mesure qui transforme les variations temporelles de ce courant ou bien en des fonctions de corrélation temporelles, ou bien en des spectres fréquentiels, ou bien en un nombre complexe dont on suit dans le temps l'amplitude et/ou la phase ainsi que les transformations linéaires de cette amplitude et/ou de cette phase pour aboutir ou non à former les histogrammes de ces fonctions et/ou de leurs transformées linéaires et à calculer ou non les moments statistiques respectifs.
En outre ce système de transformation du signal électrique est déclaré fournir une information sur le gaz présent dans la zone de convergence des faisceaux et cette information est elle-même annoncée comme pouvant être obtenue sans qu'il soit nécessaire d'introduire dans cette zone de convergence aucune particule étrangère au gaz. En vue d'obtenir les angles de convergence adéquats, une première variante consiste à choisir pour le dispositif optique d'émission un montage spécifique. La tête optique réalise alors directement 1 ' écartement correct entre les faisceaux. Une deuxième variante, choisie de manière préférentielle consiste en une tête d'émission d' anémométrie laser par effet Doppler et en un module d'adaptation inséré sur cette tête d'émission Ce module peut, par exemple, réduire l'ecartement entre les faisceaux incidents sur la lentille de focalisation vers le point de mesure. Ce module comprend par exemple, comme il est indiqué sur la figure 2 , un ensemble de quatre prismes (11) ou quatre miroirs, ou bien un dispositif d'émission à partir de deux fibres optiques rapprochées . Une exemple de module d'adaptation d'une optique d'anémomérie laser par effet Doppler en optique utilisant la diffusion collective de la lumière est présenté sur la figure 2. Dans la disposition d'origine, l'ecartement E entre les deux faisceaux parallèles incidents sur la lentille de focalisation était de 60 mm et la distance focale de 300 mm, donnant une distance d' interfrange de 2,6 micromètres. Avec le dispositif d'adaptation, l'ecartement e entre les deux faisceaux parallèles incident a été réduit à la valeur de 5 mm. Alors 1 ' interfrange obtenu avec la même lentille de focale 300 mm est de 30,8 micromètres, une distance compatible avec l'usage en diffusion collective de lumière. Le détecteur peut être mis en deux positions différentes. La première variante consiste à placer le détecteur dans l'axe de l'un des faisceaux. La figure 3 précise l'implantation du détecteur lorsque celui-ci est placé dans l'axe de l'oscillateur local (26). Le volume de mesure est formé de deux cônes opposés par leur base. Dans le prototype du dispositif réalisé, le diamètre de la base est de 0,2 mm et la longueur (distance entre les deux sommets des cônes) est de 20 mm environ.
La seconde variante, choisie de manière préférentielle, consiste à placer le détecteur hors de l'axe des faisceaux optiques. En effet, la mise en route du dispositif prototype a démontré que le détecteur reçoit un signal de diffusion collective, d'amplitude et de forme voisines de celles du signal obtenu dans la première disposition, lorsque le détecteur ne vise pas l'un des faisceaux. On observe en effet un signal diffusé, issu du gaz situé dans la zone d'intersection des deux faisceaux, qui se propage dans toutes les directions intermédiaires entre celles des deux faisceaux incidents (Figure 4) . Ce signal peut être reçu par le détecteur sans qu'il soit nécessaire d'aligner la tête de détection avec précision dans l'axe, par exemple, de l'un des deux faisceaux primaires. Ce second dispositif est particulièrement intéressant, car il facilite les alignements. L'angle de visée du détecteur est compris dans un cône de réception axé sur la bissectrice de l'angle θ entre les deux faisceaux incidents, et d'ouverture angulaire inférieure à θ. Dans cette seconde variante, l'intensité de chacun des deux faisceaux peut être la même. D'autre part, la tête de réception peut être constituée, dans une première variante, à partir d'une optique classique de réception en anémométrie laser par effet Doppler. Dans ce cas, un diaphragme adapté permet de limiter la réception aux signaux optiques utiles à la diffusion collective. Différents types de diaphragmes sont possibles, mais tous doivent avoir au moins une ouverture réduite pour éviter que le détecteur soit trop illuminé.
Dans une seconde variante la tête de réception peut être construite directement en fonction de l'usage en diffusion collective de la lumière.
En raison de l'angle de visée très petit imposé par le principe de la diffusion, le montage décrit ci-dessus effectue la mesure des diverses caractéristiques (vitesse, acoustique) dans un volume formant un cylindre long de plusieurs centimètres.
Pour réduire ce volume aux dimensions habituelles à la vélocimétrie laser, on utilise, de manière préférentielle mais non obligatoire, deux systèmes de diffusion collective de la lumière, accordés sur le même vecteur d'onde k, qui se croisent dans la zone à observer. Chacun des deux systèmes comprend une paire de faisceaux formée d'un faisceau primaire et d'un faisceau oscillateur local, ayant tous les deux la même polarisation. Ces deux faisceaux sont contenus dans un même plan et ils se coupent au centre de la zone de mesure . Les deux systèmes peuvent utiliser la même source, ou deux sources différentes (par exemple la paire verte et bleue du laser à Argon ionisé) . La disposition est présentée sur la figure 5.
Les deux plans de diffusion correspondant aux deux systèmes se coupent dans la zone de mesure (5) . Le vecteur d'onde d'analyse k commun aux deux systèmes de diffusion est parallèle à la droite d'intersection des deux plans de diffusion. Il faut en outre que le plan contenant les deux axes de symétrie des systèmes incidents (42+43) et
(44+45) soit perpendiculaire aux deux plans formés par chacun des systèmes (42+43) et (44+45). L'angle d'intersection θ entre deux faisceaux de la même paire (respectivement ΘA et ΘB) est inférieur à 60 mrad. Les deux angles ΘA et ΘB sont dans le rapport des longueurs d'onde des sources de rayonnement λA et λB ( ΘA /
ΘB = λA / λB ) . L'angle d'intersection α entre les deux plans de diffusion peut être beaucoup plus grand, il peut être celui qui est utilisé dans les systèmes d' anémométrie laser par effet Doppler. Le volume de diffusion commun aux deux dispositifs de diffusion est ainsi réduit à la même forme et la même dimension que celui de 1 ' anémométrie laser par effet Doppler Cette disposition est réalisée par le dispositif de la figure 5, lorsque les quatre faisceaux sources (42+43, et 44+45) sont parallèles et incidents sur une même lentille dont le point focal image est au centre de la zone de mesure. Dans l'exemple présenté sur la figure ci-dessus, les plans des systèmes incidents sont horizontaux et superposés tandis que le plan contenant leurs axes de symétrie est vertical. Par rotation du système des faisceaux optiques autour de l'axe de symétrie commun aux deux lentilles, on peut orienter le vecteur d'onde commun d'analyse dans toutes les directions perpendiculaires à cet axe de rotation.
Une variante possible est de combiner deux systèmes de deux paires pour mesurer deux composantes orthogonales de la vitesse dans le fluide compressible.
La réception se fait par l'alignement dans l'axe ou hors de l'axe, suivant les variantes décrites précédemment. Elle peut utiliser dans une première variante un détecteur par système de diffusion. Dans ce cas, les signaux issus de chaque détecteur sont traités par méthode analogique ou numérique pour former 1 ' interspectre ou 1 ' intercorrélation.
Alternativement, dans une variante préférée, on peut orienter les deux faisceaux principaux (ou les deux axes optiques de visée hors-axe) vers un seul détecteur par un choix approprié de la focale de la lentille de réception. Le détecteur est alors situé dans une position optique équivalente pour les deux paires. Cette position équivalente est obtenue par une disposition approprié d'éléments réflectifs et/ou réfractifs situés en aval du point de convergence. Les trajets optiques sont alors tels que les deux axes optiques de visée du détecteur convergent à nouveau en un seul point où est situé cet unique détecteur.
Dans ce cas, le photo-courant issu de cet unique détecteur est formé de la somme des deux champs électriques diffusés, et l'autocorrélation de ce photocourant est formée de la somme de l'autocorrélation de chacun des deux champs diffusés et de 1 ' intercorrélation entre les deux champs diffusés.
Le dispositif peut comprendre une extension qui évite l'usage de plusieurs voies d'acquisition numériques couplées à un calculateur. Cette extension consiste à former les deux systèmes de diffusion à partir de deux fréquences de battement hétérodyne différentes (ou deux fréquences de décalage différentes obtenues par la cellule de Bragg) . Dans ce cas, 1 ' intercorrélation apparaît sous la forme de la modulation d'une porteuse dont la fréquence est égale au battement entre les deux fréquences hétérodynes, et 1 ' interspectre est directement obtenu par 1 'autospectre fréquentiel du signal autour de cette fréquence de battement sans nécessiter l'usage d'un système numérique complexe formé de deux voies d'acquisition numérique et d'un calculateur.
Cette intercorrélation, et 1 ' interspectre correspondant, fournissent la même information que le spectre dans les mesures par diffusion collective de la lumière, ils ne gardent que l'information pertinente au volume commun des deux mesures.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible, consistant à diriger au moins une paire de faisceaux lumineux provenant d'un système optique comprenant une source laser et un diviseur de faisceau vers une zone de mesure qui ne fait l'objet d'aucun ensemencement, et à procéder à une mesure de battement à l'aide d'un photo-détecteur, caractérisé en ce que deux faisceaux d'une même paire forment un angle au plus égal à 60mrad, en ce que l'on utilise une source laser émettant dans le spectre visible et en ce que l'on procède à une mesure du battement sur la lumière diffusée par la zone de mesure .
2 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la revendication 1 caractérisé en ce que détecteur est placé dans l'axe de l'Oscillateur local (26).
3 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la revendication 1 caractérisé en ce que détecteur est placé hors de l'axe des faisceaux optiques.
4 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que le diviseur de faisceaux est constitué par un déflecteur acousto-optique introduisant un décalage de fréquence Δf de l'un des faisceaux de la paire de faisceau.
5 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on dirige vers la zone de mesure deux paires de faisceaux de longueur d ' onde égales .
6 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la selon l'une au moins des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on dirige vers la zone de mesure deux paires de faisceaux de longueur d'onde différentes. 7 - Procédé de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on dirige vers la zone de mesure deux paires de faisceaux de décalages Δf différents.
8 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible comportant au moins une source laser associée à un système optique pour la production d'au moins deux faisceaux convergents vers une zone de mesure, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre au moins un détecteur photosensible pour la mesure de la lumière diffusée par le gaz issu de la zone de mesure et parvenant au détecteur suivant un ou plusieurs axes de visée optique, les sources laser émettent dans le spectre visible, en ce que le système optique réalise une convergence des deux faisceaux de 60 mrad au plus.
9 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comporte deux paires convergentes de faisceaux incidents, en ce que les plans définis par ces dites paires se croisent dans la zone de mesure et en ce que le plan contenant les axes de symétrie des deux paires de faisceaux incidentes est perpendiculaire aux plans définis par ces dites paires. 10 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la revendication 8 ou 7 caractérisé en ce qu'il comporte deux fois deux paires convergentes de faisceaux incidents, en ce que les plans définis par ces dites paires se croisent dans la zone de mesure et en ce que les deux plans contenant les axes de symétrie des ensembles de deux paires de faisceaux incidentes sont perpendiculaires aux plans définis par ces dites paires .
11 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que chaque paire de faisceaux est associée à un détecteur photosensible. 12 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 caractérisé en ce qu'il y a un seul détecteur photosensible, le dit détecteur étant situé dans une position optique équivalente pour les paires de faisceaux.
13 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 , caractérisé en ce qu'au moins un détecteur photosensible est équipé d'un diaphragme, l'ouverture dudit diaphragme étant située dans un cône compris entre deux faisceaux d'une même paire de faisceaux.
14 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le détecteur photosensible est équipé d'un diaphragme possédant deux ouvertures, ces deux ouvertures étant situées dans chacun des deux cônes compris entre les deux faisceaux d'une même paire de faisceaux.
15 - Dispositif de mesure des caractéristiques dynamiques d'un fluide compressible selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le détecteur photosensible est équipé d'un diaphragme possédant trois ouvertures, les deux premières ouvertures étant situées dans chacun des deux cônes compris entre les deux faisceaux d'une même paire de faisceaux et la troisième visant la zone de mesure.
16 - Adaptateur optique pour la mesure du comportement dynamique d'un fluide compressible selon le procédé objet de la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un diviseur de faisceau pour la production de deux faisceaux et des moyens optiques pour orienter les faisceaux selon un angle au plus égal à 60mrad.
17 - Adaptateur optique pour la mesure du comportement dynamique d'un fluide compressible selon le procédé objet de la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend deux diviseurs de faisceau pour la production de deux paires de faisceaux et des moyens optiques pour orienter les faisceaux selon un angle au plus égal à 60mrad. 18 - Anémomètre laser caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 17
19 - Dispositif de mesure acoustique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 17.
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