Оптический измеритель скорости потока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g()s Г О1 Р 3/36, 5/00

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ в него введены два узкополосных электрических фильтра, фазометр и усредняющая цепочка, причем электрические фильтры подсоединены к выходам приемников излучения, первый и второй входы фазометра соединены с выходами соответствующих электрических фильтров, а усредняющая цепочка включена на выход фазометра.

2. Оптический измеритель по п,1, отличающийся тем, что на одном из концов измерительной трассы установлен отражатель, а источник излучения выполнен с диаметром излучающей апертуры d, определяемым соотношением

1. h

dc

20 Т где L — оптическая длина пути излучения, A — длина волны источника излучения, и установлен совместно с приемниками на противоположном конце измерительной трассы, а входные апертуры приемников удалены от оптической оси источника излучения не больше размера одной зоны Френеля. ентированный s направлении на звезду, на оптической оси которого в фокальной плоскости установлены узкополос-. ный фильтр и диафрагма поля зрения, за которой в расходящемся пучке расположены 25 фотоумножителей, а входные апертуры фотоумножителей распо.ложены в плоскости, перпендикулярной к оптической оси по двум взаимно пер. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21 ) 26? 9 0 3 2/1 0 (22) 22„05„,78 (46) 07.02.93. Бюл. 5 (71) Институт оптики атмосферы

CA АН СССР (72) Г..Я.Патрушев, А.И.Петров и В,R,Ïoêàñîâ (56) Фрид. дистанционное зондирование интенсивности атмосферной тур-. булентности и скорости ветра ТИИЭР, 1969, 57, 4, с. 49-55.

Безверхний В.A. и др. Применение когерентного анализа для определения скорости ветра из оптических измерений. "АН СССР", ФАО, 1978, 14, Р 1, с. 102-105. (54) (57) 1 „ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий установленные на концах измерительной трассы источник излучения с излучающей апертурой и два приемника излучения, входные апертуры которых разнвсены в плоскости, перпендикулярной оптической оси источника излучения, о тл и ч а ю щ и K с я тем, что, с целью повышения точности измерений, Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в метеорологии для бесконтактного измерения скорости ветра.

Известен измеритель скорости ветра на различных высотах посредством измерений пространственных и временных ковариаций интенсивности мерцания звезд, содержащий телескоп, ори„„SU ÄÄ 726985 А1

726985 пендикулррным линиям„ Выходы фотоумножителей порключены на входы блоков уплотнения, выходы которых подключены к системе магнитной записи для ввора в ЭВИ, Устройство сложно конструктивно и предлагает большой объем обработки ранных на ЭВМ, Наиболее близким по технической сущности является устройство, кото- 10 рое содержит установленные на концах измерительной трассы источник излучения и два одинаковых приемника излучения, входные апертуры которых разнесены в плоскости, перпенрикуляр" 15 ной направлению распространения излу чения, два усилителя, к вхорам которых порключены выходы соответствующих приемников, систему магнитной записи, подключенную к выходам усили- 20 телей, и электронно-вычислительную машину для вычисления скорости ветра на основе когерентного анализа флуктуаций интенсивности излучения из объема данных с выхода системы маг" 25 нитно". записи, включенной на вход

ЭВН, Однако когерентный анализ двух сигналов для расчета взаимного спектра предполагает использование большой 30 стационарной ЭВИ, а поэтому для сбора информации в пункте измерения, хранения и последующего ввода в ЭВМ для обработки необходима система магнитной записи, что задерживает вырачу результатов измерений, а само устройство представляет собой сложный комплекс аппаратуры, Целью изобретения является упрощение устройства и повышение точности 40 измерения, Поставленная цель достигается тем, что в известный измеритель введены два узкополосных электрических фильтра, фазометр и усрерняющая цепочка, 4g причем электрические фильтры подсоединены к выхорам приемников излучения, первый и второй входы фазометра соединены с выходами соответствующих электрический фильтров, а усредняющая цепочка включена на выход фазометра. При этом на одном из концов измерительной трассы установлен отражатель, а источник излучения выполнен с диаметром излучающей апертуры d, определяемым соотношением

L h

Лс

20 где T. — оптическая длина пути излучения, — длина волны источника излучения, и установлен совместно с приемниками на противоположном конце измерительной трассы. а входные апертуры приемников удалены от оптической оси источника излучения не больше размера одной зоны френеля.

На чертеже показана структурная схема измерителя

На одном конце оптической измерительной трассы длиной L/2 расположен блок аппаратуры, включающий источник

1, например полупроворниковый лазер, с широкой диаграммой направленности и диаметром d излучающей апертуры, выбранным иэ условия

Л<

LQ

207 рва приемника излучения 2 и 3 с апертурными риафрагмами Ч и 5, расположенными в плоскости, перпендикулярной к оптической оси источника 1, симметрично его излучающей апертуры с разносом межру диафрагмами ч и 5 на расстояние р, которое выбрано из соотношения рс.г ь, где Ь = 11,Ъ вЂ” размер первой зоны Френеля, а само соотношение определяет зону усиления флуктуаций интенсивности отраженного сигнала. Два одинаковых узкополосных фильтра 6 и 7, настроенных на частоту f подключены к выходам соответствующих приемников

2 и 3,, Входы фазометра 8 соединены с выходами фильтров 6 и 7, а усредняющая цепь 9 включена на выход фаэометра. На другом конце трассы на пути распространения излучения источника 1 установлен отражатель 10, например плоское зеркало, для отражения излучения на приемники 2 и

3. Для смены диапазона измерения скорости фильтры 6 и 7 выполнены с переключаемой частотой настройки, например от Я pо 200 Гц.

Измеритель работает следующим образом, Расходящееся излучение источника

1 проходит в направлении к зеркалу

10 и обратно путь рлиной I. в турбулентной атмосфере„ Излучение проРедактор Р, филиппова Техред М.Моргентал Корректор Е.Рапп

Заказ 1093 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 с,- ходит вхолные апертурные диафрагмы

4 и 5 и преобразуется приемниками 2 и 3 в электрические сигналы, пропорциональные флуктуирующим интенсивHocTRM излучения B точках приема, ограниченных диафрагмами 4 и 5. Узкополосные фильтры выделяют спектральные составляющие на частоте f этих сигналов, а фазометр 8 измеряет разность фаз q между этими составляющими. С выхода же усредняющей цепи 9 снимается сигнал с<р> усредненной по времени разности фаз с посто7269Р5 6 янной времени 0,5-10 с, который обратно пропорционален искомому параметру сЧ ) — усредненной по вреP мени и по пространству вдоль оптической трассы проекции скорости ветра на направление расстояния разноса Р межлу входными апертурами

2nPf 1 сv ) =- --" — — ° — —, где К - коэффи10 P К циент, принимающий значение К = 1 для квазиплоской волны и К = 2 для квазисферической„