Устройство для измерения вектора локальной скорости потока

 

Изобретение относится к исслйдованию потока жидких и газообразных сред и позволяет снизить погрешность измерений от воздействия окружающей средыi Излучение лазера I делится йкустсоптнческим модулятором в В1ще. : -, i Ни опорный и измерительный лучи. Измерительный луч на выходе вс.токонппго световода 9 разделяют с КОМОЕ;.;О 10 к делителя / ггространственно на два луча с неравными интенсивностями. Направляют отражателями 11, 12 лучи в исследуемзпо точку 15 потока по различным траекториям, два отраженных от этой точки луча направляют с помощью отражателей П, 12, делителя 7 и линзы 10 в тот же волоконный световод 9, С помощью делителя 6 часть энергии луча поступает BI фотоприемник 14, другая часть энергии через делители 5, 4 - в фотоприемник 13, куда также направляется опорный луч. Сигнал фотоприемника 13 содержит три частоты, одна из которых является результатом интерференции рассеянных лучей, а две других с разными амплитудами интерференции каждого рассеянного луча с опорным сигналом с первой частотой совпадают с сигналом фотоприемника 14, Различные модуляционные шумы на выходах фотоприемников 13 и 14, обусловленные внешними воздействиями на световод и полностью совпадающие по спектральному составу, с помощью известных методов могут быть отфильтровань н не изменяют амплитуду полезного сигнала, 1 ил. 9 (Л ьо 00 о СП 4: QD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 0 01 Р 3/36, 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3862355/24-10 (22) 04,03,85 (46) 30.12.86. Бюл,Р 48 (71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством

Отдела теплофиэики AH УЗССР (72) А.Л.(1!лифер, И,Я,Меш и.Г,А.Юдин (53) 532.5?4(088,8) (56) Евсеев А,P. Лазерный доплеровский измеритель скорости со световодом. Автометрия, 1982, 9 3, с,109-lil

Sasaki О., Vatanabe Т. Dual sinc1е-leam fiber laser Doppler velocimeter App1ie6 Ор+ .сз, 1981, 20„

И 23, 3990-3991. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН!!Я ВЕКТОРА !!ОКА!!ЬНОЙ СКОРОСТИ ПОТОКА (57) Изобретение относится к исследсванию потока жидких и газообразных сред и позволяет снизить погрешность измерений от воздействия окружающей среды. Изл-Д„.гение лазера I делится ек1гстоо ";,ти еским модуляторoM B виде гт е .хи . 1-;а ovopvbiH B р меоит льч ...й лучи. Измерительный луч на выходе волоконного световода 9 разделяют "омо."."; „""и ".."-:ь1 0 и дели Геля > про

„„SU„„1280549 A 1 странственно на два луча с неравными интенсивностями. Направляют отражателями II 12 лучи в исследуемую точку

15 потока по различным траекториям, два отраженных от этой точки луча направляют с помощью отражателей Il, 12, делителя 7 и линзы 10 в тот же волоконный световод 9. С помощью делителя 6 часть энергии луча поступает в t фотоприемник 14, другая часть энергии через делители 5, 4 — в фотоприемник 13, куда также направляется опорный луч, Сигнал фотоприемника

13 содержит три частоты, одна из которых является результатом интерференций рассеянных лучей, а две других с разными амплитудами интерференций каждого рассеянного луча с опорным сигналом с первой частотой совпадают с сигналом фотоприемника 14, Различные модуляционные шумы на выходах д фотоприемников !3 и 14, обусловленные внешними воздействиями на свето- ® вод и полностью совпадающие по спек- Я тральному составу, с помощью извест- Яф ных методов могут быть отфильтровань. и не изменяют амплитуду полезного сигнала, 1 ил. 4ь

1280549 2

Изобретение относится к исследованию скоростей потока жидких и газообразных сред и может применяться в аэро- и гидродинамике, технологических процессах и для медико-биологичес-5 ких исследований".

Цель изобретения - снижение по-. грешностей от воздействия окружающей среды, На чертеже приведена схема измерительного устройства.

Устройство измерения вектора локальной скорости потока включает в себя лазер 1, акустооптический генеf5 ратор в виде акустооптической ячей ки 2, управляющий вход которой соединен с генератором 3, светоделители

4 — 7 луча, входную линзу 8,. волоконный световод 9, выходную линзу 10

20 отражатели ll и 12, фотоприемник 13 и 14, выходы которых соединены с измерителем доплеровских частот (не . показаны).

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с помощью акустооптической ячейки 2, управляемой генератором 3, делится на опорный и измерительный лучи. Измерительный 30 луч, пройдя светоделители 5 и 6, направляется линзой 8 в волоконный световод 9, на выходе которого проходит линзу 10 и расщепляется пространственно светоделителем 7 на два луча с

1 1 неравными интенсивностями I u I ! I 1 2 (например I Е ), которые направляются отражателями 11 и 12 соответственно в исследуемую точку потока (измерительный обьем) 15, причем 40 оптические пути лучей от линзы 10 до точки 15 равны фокусному расстоянию линзы 10, Рассеянные лучи назад с

I 1 различными интенсивностями I, и Е (I, Е ) направляются отражателями 45

1l и 12 соответственно делителем 7 и линзой 10 в волоконный световод 9, проходят линзу 8 и с помощью делителей 6, 5 и 4 часть их энергии поступает на фотоприемники 13,14, причем 50 в фотоприемник 13 направляется также опорный луч. В фотоприемнике 14 формируется электрический сигнал с частотой, равной разности доплеровских смещений двух рассеянных лучей (f—

fz), который попадает в блок регистрации. Сигнал фотоприемника 13 содержит три частоты, одна иэ которых является результатом интерференции рассеянных лучей (f, -Г ), а две других — интерференции каждого рассеянного луча с опорным (ь-f, ) и (а-Г ), где л - разность частот между опорным н сигнальными лучами, равная частоте генератора 3. При этом амплитуда сигнала (A-f,) больше амплитуды сигнала (д -f ), так как I, I сигнал с частотой (f «f ) совпадает с сигналом фотоприемника 14, а различные модуляционные шумы на выходах фотоприемников 13 и !4, обусловленные внешними воздействиями на световод, полностью совпадают по спектральному

1составу и поэтому с помощью извест-ных методов могут быть отфильтрованы.

Таким образом, устройство позволяет отделить нужные частоты от спектра модуляционных шумов, что повышает. точность и достоверность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения вектора локальной скорости потока, содержащее, последовательно установленные и оптически согласованные лазер, первый и второй светоделители, входную лин:;зу, волоконный световод, выходную

I линзу и два фотоприемника, оптичес" ки согласованные с первым и вторым светоделителями и подключенные к измерителю доплеровских частот, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения погрешностей от воздействия окружающей среды на волоконный световод, в него введены оп" тико-акустический модулятор, третий и четвертый светоделители и два отражателя, при этом оптико- акустический модулятор установлен за лазером, третий светоделитель установлен на пути дифрагированного пучка за опти:ко-акустическим модулятором и оптически согласован с вторым светоделителем и первым фотоприемником, четвертый светоделитель оптически согласован через два отражателя с измерительным обьемом и выполнен с неравными коэффициентами пропускания и отражения, 1280549

Составктель 1О.Власов

Редактор A.Äîëèíè÷ ТехредН.Глущенко Корректор М»Пожо

Заказ 7063/5l

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытия

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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