Способ измерения скорости крупномасштабных и стратифицированных потоков

 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться для измерения скорости потока. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения отношения сигнал-шум. Цель изобретения достигается тем, что в известном способе измерения скорости потоков, включающем в себя операции излучения когерентного света, облучении исследуемого объекта, приеме отраженного света, при этом пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, один из которых проходит временно задержку, операции расщепления и оптической задержки производят после отражения от исследуемого объекта. При этом оптическую временную задержку проходит каждый расщепленный пучок света, а величина оптической задержки регулируется в соответствии с математическим выражением. 1 н.п.ф-лы. 1 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 P 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4726783/10 (22) 14.06.89 (46) 23,03.92. Бюл, гв 11 (71) Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского (72) А.И. Митюшин, А.M.Ïîëèùóê, 8. С, Карпов и А.Г.Гагарин (53) 532.574 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 11008800008844, кл. G 01 P 3/36, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1078336, кл. G 01 Р 3/36, 1983. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

КРУПНОМАСШТАБНЫХ И СТРАТИФИЦИРОВАННЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться для измерения скорости потока. Целью

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться для измерения скорости потока."

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения отношения сигнал-шум.

На чертеже изображены устройства, осуществляющие способ измерения скорости потока в крупномасштабных и стратифицированных потоках, Оно содержит лазер 1; пространственно-частотный фильтр 2; приемно-передающую оптику 3; полупрозрачные зеркала 4, 5, 6; управляемые оптические линии задержки

7, 8, 9; фотоприемники 10, 11; процессор 12; лазерный луч внутри блока 13; лазерный 14 (Ы2,, 1721512 А1 изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения отношения сигнал-шум. Цель изобретения достигается тем, что в известном способе измерения скорости потоков, включающем в себя операции излучения когерентного света. облучении исследуемого объекта, приеме отраженного света, при этом пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, один из которых проходит временно задержку, операции расщепления и оптической задержки производят после отражения от исследуемого объекта. При этом оптическую временную задержку проходит каждый расщепленный пучок света, а величина оптической задержки регулируется в соответствии с математическим выражением, 1 н,п,ф-лы. 1 ил. луч в потоке при отсутствии рефракции; зондирующий лазерный луч 15 в потоке при: 4 наличии рефракции; область измерения в (Я отсутствии рефракции 16; область изме- а рения при наличии рефракции 17; рассеянные лазерные лучи в потоке при отсутствии рефракции 18, 19; рассеянные лазерные лучи в потоке при наличии рефракции 20, 21; устройства начального сдвига частоты 22, 23.

Способ осуществляется следующим образом. Лазер 1 генерирует луч 13 с длиной когерентности L». Этот луч, пройдя пространственно частотный фильтр с помощью приемно-передающей оптики 3, направляется в область измерения, где облучает исс1721512 ледуемый объект. Иэ области измерений с помощью пространственно-частотного . фильтра пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, которые, пройдя регулируемые оптические линии задержки 7, 8, 9 и устройства сдвига частоты 22, 23; пространственно совмещаются полупрозрачными зеркалами 4, 5 и 6 и направляются на соответствующие фотоприемники 11 и 10. Фототок с фотоприемников попадает на процессор 12. Процессор, представляющий собой по существу спектроанализатор, выдает сигнал на управляемые оптические линии задержки 8, 7 и 9 до тех пор, пока полезный сигнал не достигает максимума.

При достижении максимума полезного сигнала изменение оптических длин оптических линий задержек прекращается и происходит считывание их длин и значение доплеровских частот. Величина оптической задержки регулируется. в соответствии с выражением (-)1 42)+(+J1 +Jz) — LK ° где LJJ LJz — оптические длины путей рассеянно.-о света до приемно-передающей оптики;

1зн Д з ц — соответствующие длины оптических линий задержки.

Lg — длина когерентности используемого лазерного излучения.

j — индекс анализируемых компонент, определяемых вектором чувствительности.

Компоненты вектора скорости определяются с помощью выражения

Л

Чх — - — — pl - о, Л у - 1

, = - - А Ьз, где f0< foz,алоэ — измеряемые частотные сдвиги

А- длина волны зондирующего света;

pJ ٠— углы пересечения между ортогональными системами лучей принимаемого излучения.

Разница показаний (g> — Ilz) и (41 — QJz ), дает возможность определить разность оптических путей рассеянного света, а следовательно, и положение (отклонение) области измерения относительно направления излучения. При этом точность определения положения области измерений тем больше, чем меньше длина когерентности 4с. Это дает возможность увеличить пространственное разрешение и отношение сигнал-шум.

Формула изобретения

Способ измерения скорости крупномасштабных и стратифицированных потоков, заключающийся в излучении когерентного света,. облучении исследуемого объекта и приеме отраженного света, при этом пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, один из которых проходит оптическую временную задержку, а величину скорости вычисляют по измеренным доплеровским сдвигам частот излученного и отраженного световых потоков, отл и ча ю щи йс ятем, что, с целью повышения точности измерения за счет увеличения отношения сигнал-шум, расщепление и оптическую временную задержку производят после отражения от исследуемого объекта, при этом оптическую временную задержку проходит каждый расщепленный пучок света, а величина оптиче ской задержки регулируется в соответствии с выражением

1 (41 Ljz ) + (L3JJ -з)2 ) — -к ° где LJ,LJz — оптические длины путей pacce4g янного света, QJJ,LaJz — длины оптических линий задержки;

L» — длина когерентности лазерного света, 45 ) — индекс анализируемых компонент, определяемых вектором чувствительности.

1721512

Составитель В, Волков

Редактор Е. Полионова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор О. Кундрик

Заказ 949 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101