Волоконный зонд доплеровского анемометра

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить рабочий диапазон измеряемых скоростей . Перестраиваемьй узелселективного возбуждения мод выполнен в виде оптически согласованных с многомодо-. вым световодом 4 плоскопараллельной пластины 2 и объектива 3, с помощью которого излучение источника 1 вводится под углом узким пучком в световод 4. Выходной торец световода сопряжен с областью 7 измерений посредством щелевой диафрагмы 5, размещенной в ближней зоне объектива 6. Поворотом пластины 2 -изменяется масштабный коэффициент шага интерференцион (О ной решетки в области 7 измерений. 1 3.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН.

SU» 12738О8 (59 4 С 01 Р 3/36, 5/00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ ГОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3862465/24-10 (22) 04.03.85 (46) 30. 1.1. 86, Бюл. ¹ 44 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Л.К.Яровой (53) 532.574(088.8) (56) Патент США ¹ 3552855, кл. 356-28 (G 01 P 5/00), 1971.

Патент США №- 4 154529, кл. 356.-28 (С О1 P 3/36), 1979. (54) ВОЛОКОННЫЙ ЗОНД ДОПЛЕРОВСКОГО

АНЕМОМЕТРА (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить рабочий диапазон измеряемых скоростей ° Перестраиваемый узел селективного возбуждения мод выполнен в виде оптически согласованных с многомодовым световодом 4 плоскопараллельной пластины 2 и объектива 3, с помощью которого излучение источника 1 вводится под углом узким пучком в световод 4. Выходной торец световода сопряжен с областью 7 измерений посредством щелевой диафрагмы 5, размещенной в ближней зоне объектива 6. Поворотом пластины 2 изменяется масштабный коэффициент шага интерференционной решетки в области 7 измерений. з.п. ф-лы, 3 ил.

1273808

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей объек- . тов и потоков в труднодоступных местах, в частности в медицине, тепло- 5 энергетике, нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона измеряемых скоростей.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого зонда; на фиг. 2 — поле световода, падающего на щелевую диафрагму; на фиг. 3 — схема двухкомпонентного доплеровского анемометра.

Волоконный зонд доплеровского ане- >5 мометра содержит источник 1 когерентного излучения, перестраиваемый узел селективного возбуждения мод, связанный с многомодовым световодом 4. Узел селективного возбуждения мод может 20 быть выполнен в виде последовательно расположенных перед световодом 4 плоскопараллельной пластины 2, снабженной механизмом наклона к оптической оси, и объектива 3, сфокусированного 25 на торец световода 4 ° Объектив 3 предпочтительно выбирают длиннофокусным для возбуждения малого числа мод световода 4. Выходной торец светово.— да 4 с помощью диафрагмы 5 и объек- 30 тива 6 сопряжен с областью измерения 7. Щелевая диафрагма 5 помещена в ближней зоне объектива 6 (фиг.2) либо с одной, либо с другой стороны. Фактически диафрагма 5 помещена на таком удалении от световода 4, на котором различные модовые группы можно уже считать разделенными в пространстве.

Ширина щели диафрагмы 5 не долж- gg на превышать четверть диаметра апертуры световода 4. После световода 4 пелесообразно помещать поляризатор.

Дифференциальный доплеровский анемометр, кроме предложенного зонда, может содержать приемную волоконно-оптическую систему, фотодетектор и доплеровский процессор. На основе волоконного зонда может быть также предложена схема двухкомпонент- 5О ного доплеровского анемометра (фиг.3).

Анемометр содержит наклонное зеркало 8, обращенное к объективу 3 с радиальной щельЮ, оптически связанные с ним объектив 9 и фотодетектор 10, электрически связанный с доплеровским процессором 11, например, анализатором спектра.

Формирование интерференционного поля волоконным зондом происходит следующим образом, Излучение источника 1, смещаясь относительно оптической оси после прохождения через наклонную плоскопараллельнук) пластину 2, с помощью объектива 3 вво" дится под углом Q узким пучком в световод 4

Q В/f 2 В1П22(1 COS22 п22-21П222/ (2) где Ь вЂ” толщина пластины 2;

n — показатель преломления ее материала; — угол наклона пластины к опти» ческой оси;

f — фокусное расстояние объектива 3.

В световоде 4 возбуждается группа .. мод, поле которых на выходе световода 4 в дальней зоне имеет вид коль= ца с угловым диаметром 2Q.

Шаг интерференционной решеткой в области измерения 7 можно определить из выражения

% . (ft а x=-. т--, tg Q =tgQ---- (2)

2sinQ а-й2 где f. — фокусное расстояние объек2 тива; а — расстояние от световода 4 до объектива 6;

Ъ - длина волны света.

В доплеровском анемометре с помощью приемной волоконной оптики излучение, рассеянное частицей, пересекающей область 7, передается на фотодетектор и обрабатывается в процес-— соре.

В двухкомпонентном анемометре рассеянное движущимся объектом излучение вновь принимается световодом 4 и посредством зеркала 9 направляется на фотодетектор 10. Кроме того, часть излучения, поступающая в область измерения ?, отражается обратно от выходного торца световода 4 и объектива 6, направляется зеркалом 8 на фотодетектор 10 и выполняет роль опорного пучка при оптическом гетеродинировании рассеянного частицей излуче" ния. Это позволяет (так же, как в известном устройстве) измерять составляющую вектора скорости, параллельную оси световода 4.

Составляющая вектора скорости, ортогональная интерференционной реЭ 1273808 4 шетке V, определяется по измеренной в него дополнительно введены перечастоте доплеровских биений f „ страиваемый узел селективного возбужЧ„=Лх < Ao„ ° (3) дения мод в световоде и щелевая диПоворотом пластины 2 можно изме- афрагма, установленная перед объекнять масштабный коэффициент Ьх, что тином. позволяет расширить диапазон изме- 2. Зонд по п. 1, о т л и ч а юряемых скоростей,. шийся тем, что перестраиваемый узел селективного возбуждения

Формула изобретения мод в световоде выполнен в виде по10 следовательно установленных и опти1. Волоконный зонд доплеровского чески согласованных со световодом анемометра, содержащий последователь- плоскопараллельной пластины, устано установленные и оптически согласо- новленной с возможностью регулируемованные лазер, многомодовый световод . го наклона к оптической оси лазера, и объектив, отличающийся 5 и дополнительного объектива, распотем, что, с целью расширения рабоче- ложенного на фокусном расстоянии от го диапазона измеряемых скоростей, входного торца световода.

1273808

Составитель Ю.Власов

Техред Л. Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор Н.Швьдкая

Заказ 6470/41 Тираж 778 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4