Голографический способ измерения скоростных характеристик потоков жидкости и газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 061279 (21) 2847976/18-10 (51)М Ка. с присоединением заявки ¹â€”

G 01 Р 5/18

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 301181 Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 3011Я1 (53) УДК 532.574 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.H.Ïðîöåíêo

Научно-исследовательский институт строительной физики Госстроя СССР (71) Заявитель (54) ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ СКОРОСТНЫХ

XAPAKTEPHCTHK ПОТОКОВ ЖИДКОСТИ И ГАЗА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть и =пользовано для определения распределения скоростей и градиентов скоростей оптическими средствами.

Известен голографический способ измерения скоростных характеристик потоков.

В этом способе в исследуемый поток жидкости вводят полимерные части- 10 цы размером 1-3 мм, удельный вес которых близок к удельному весу жидкости. Движущийся поток жидкости записывант на просвет на голограмму методом двух экспозиций. По восстановлен- 15 ному с голограммы изображению потока определяют скорость его движения с помощью измерения пути индикаторных частиц за время между экспозициями (13. 20

Недостатком известного способа является его низкая помехозащищенность

-из-за регистрации на голограмме сразу всего объема исследуемого потока жи,цкости, что приводит к взаимному экранированию индикаторных частиц, к появлению дополнительного шума на голограмме, вызванного энергетическим вкладом излучения, рассеянного на индикаторах, находящихся вне 30 локальных объемов, подлежащих исследованию.

Кроме того, из-за эффекта взаимного экранирования индикаторов и шумового рассеяния энергии существует ограничение на концентрацию индикаторов в единице объема, что приводит к снижению разрешающей способности (точности) метода в плане выявления местных вихревых образований и приводит к сокращению диапазона и сокращению истинных значений измеряемых скоростей потока.

Наиболее близким к предлагаемому является голографический способ измерения скоростных характеристик потоков жидкости и газа, заключающийся в введении в .поток индикаторных частиц, создании в потоке световой плоскости, регистрации движения частиц двумя последовательными экспозициями, получения голограммы рассеянного на частицах света и определения по голограмме скоростных характеристик потока по величине пути, пройденного каждой частицей за время между эксцо. зициями (23.

Недостаток такого способа заключается невысокой точности измерения

885895 скоростных характеристик в высокоградиентных потоках жидкости и газа.

Цель изобретения — повышение точности и расширения области применяемости способа в случае высокоградиентных потоков.

Поставленная цель достигается < тем, что индикаторные частицы выпол-. няют с оптическими неоднородностями, а голограмму рассеянного на частицах света получают путем сфокусированных изображений, при этом локальные градиенты скоростей в потоке определяют по величине разворота частиц за время между экспозициями.

При этом оптические неоднородности на индикаторных частицах выполняют в ниде изображения координатной сетки.

На чертеже приведена оптическая схема устройства для реализации способа.

Схема содержит источник 1 излучения, коллимирующий объектив 2, цилиндрическое. зеркало 3, исследуемый объект (индикаторные частицы) 4, экран 5, объектив б, голограмму 7.

Определение характеристик исследуемого потока предлагаемым способом осуществляют следующим образом.

Пучок излучения источника 1 кол лимируют объективом 2 и направляют на цилиндрическое зеркало 3, на котором излучение разворачивается в виде световой плоскости, высвечиваю-. щей в исследуемом потоке диффузноотражающие йндикаторные частицы 4 сложной формы или рисунка.

Рассеянное на частицах излучение пространственно фильтруют экраном 5 и выделяют два пространственных спектра отражения. После этого посредством объектива б частицы переотображают, в плоскость голограммы сфокусированных изображений 7. Голограмму записывают в импульсном режиме методом двух экспозиций с фиксированной временной задержкой между импульсами.

С полученной в результате такой последовательности операций голограммы восстанавливают два изображения индикаторнь>х частиц, характеризующих движение потока за время между экспо.зициями. Определив с помощью микроскбп-микрометра путь индикаторных частиц за известное время, вычисляют скорость и форму движения исследуемого потока, а по величине разворота индикаторных частиц определяют градиент скорости потока, т.е. изменение скорости потока в сечении, равном размеру частицы.

Формула изобретения

1. Голографический способ измерения скоростных характеристик потоков

15 жидкости и газа, заключающийся в введении в поток индикаторных частиц, создании в потоке световой плоскости,регистрации движения частиц двумя последовательными экспозициями, полуЩ чения голограммы рассеянного на частицах света и определении по голограмме скоростных характеристик потока по величине пути, пройденного каждой частицей за время между экспозициями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов применяемости способа в случае высокоградиентных потоков, индикаторные частицы выполняют с оптическими неоднородностями, а голограмму рассеянного на таких частицах света получают путем сфокусированных изображений, при этом локальные градиенты скоростей в потоке определяют по величине разворота частиц за время между экспозициями

2. Способ по п. 1, о т л и ч а.юшийся тем, что оптические неоднородности на индикаторных частицах

40 выполняют в виде изображения координатной сетки.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Оптическая голография, практи4 ческое применение. М., "Советское

Радио", 1978, с. 174-177.

2. Koichi J wata а о. -"J . .Opt.

Soc. Amer.. 1967, б7, Р 8, рр. 11171121 (прототип).

Составитель Ю.Власов

Редактор H.Безродная Техред И.Асталош Корректор М. Пожо

Заказ 10534/б5 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4