Способ измерения распределения скоростей частиц в потоке Советский патент 1983 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерит «ой технике и может быть использозано для измерения распределения скоростей частиц в потоках жидкостей и. газов. Известен способ измерения скоро тей частиц, при котором по длине трека, восстановленно1о с гологра мы, определяется скорость движения Недостатками этого способа являются: большое число измерений дл определения«распределения частиц по скоростям, необходимость освещать когерентным светом движущийся поток частиц, не работоспособность при большой концентрации -частиц. Известен также способ измерения распределения скоростей в потоке частиц, состоящей из получения транспаранта с многократным изобра жением частиц, освещения транспаранта когерентным светом, измерения распределения интенсивности светового поля в области . ; дифракции фраунгофера в двух ортогональных направлениях, по которьом получают распределение частиц по скоростям 2. . Недостатками данного способа являются необходимость проведения большого количества операций сканирования ;световога поля в различных направлениях, что делает спо;соб очень трудоемким и определение направления вектора скорости с -точ ностью до 180 . Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений в знакопеременных потоках. Поставленная цель достигается т тосогласно способу измерения рас пределения скоростей в потоке частиц путем многократной регистрации изображения потока частиц,получени транспаранта с изображением потока частиц,освещения транспаранта коге рентным светом и измерения распределения интенсивности света в плос кости дифракции Фраунгофера, регис рацию изображения, потока частиц проводят на разнесенные участки транспаранта, фотографируют картину дифракции Фраунгофера от изоб ражения потока частиц на второй транспарант, освещают второй транс парант когерентным светом, а измерение распределения интенсивности света в плоскости дифракции Фраунгофера прЪводят для второго транспаранта и по полу-ченным резул . татам определяют распределение скоростей в потоке частиц. На фиг. приведен вариант оптической схемы для регистрации многократного изображения потока; на фиг.2 - структура транспаранта с многократным (двухкратным) изображением потока; на фиг.З - вариант оптической схемы для регистрации картины дифракции и получения второго транспаранта; на фиг.4 - то же, для получения визуализированного поля скоростей в области дифракции Фраунгофера для второго транспаранта; на- фиг. 5 - структура картины светового поля в области дифракции Фрэунгофера для второго транспаранта; на фиг.б - распределение интенсивности света в картине визуализированного поля скоростей. Для измерения скоростей потока частиц сначала осуществляют фотографически или голографически многократную регистрацию изображения на разнесенные участки транспаранта. На фиг.1 показан пример оптической схемы для фотографической регистрации такого изображения, Свет от источника 1 освещает движущийся поток частиц 2, изображение которых с помощью объектива 3 проецируется с помощью фотозатвора 4 на транспарант 5. В качестве транспаранта можно использовать,например, ..фотопленку, фотопластинку или управляемый оптичес1 ий транспарант. На фиг. 2 представлена структура транспаранта 5, полученного в результате двухэкспозиционной регистрации. На участке 6 расположено изображение частиц при первой экспозиции, на участке 7 - при второй. Участки 6 и 7 транспаранта разнесены на расстояние d . В результате освещения такого транспаранта 5 (фиг.З) когерентным светом 8 от лазерного источника (не показанного) , в плоскости выходного зрачка аплакатического объектива 9 образуется картина дифракции Фраунгофера транспаранта 5, которая регистрируется на второй транспарант 10. Освещая транспарант 10 когерент-: ным светом 11 (фит.4) в общем случае от другого источника (не показанного) , в оптической системе 12 в плоскости выходного зрачка 13 получают снова картину дифракции Фраунгофера . Полученное в плоскости выходного зрачка 13 световое поле по существу представляет собой визуализированное распределение частиц по скоростям.На фиг.5 схематически показана структура этого светового поля. Информационным является участок 14,расположенный на расстоянии. с1 от оптической оси.При этом отсчет скорости произ водится от О. Вели поток движется вправо,то Ън находится за точкой О, (фиг.5) если

налево,то до точки О.Измеряя распределение интенсивности света в направлении оси X (фиг.6 определяют

по величине,положению и форме пиков величину и распределение потока час,згиц по скоростям. .

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ЧАСТИЦ В ЙОТОКЕ путем многбкратной регистрации изображения потока частиц,получения транспаранта с изображением потока частиц, Ьсвещения транспаранта когерентным светой и измерения распределения интенсивности в Ш1оскости. дифракции Фраунгофера, 6 т ЗГИ ч а ю ц и и о и тем, что, с целью уменьшения трудоемкости и повышеиия точности измерений в знакоперем еиных потоках, регистрацию нэ.обрёикения потока частиц проводят на разнесенные учатски транспаранта, фотографируют картину дифракции фраунгофера т изображения потока частиц на второй транспарант, освещают второй транспарант, когерентным светом а измерение распределения интенсивносси света д плоскости дифракции фраунгофера(ПРОВОДЯТ для второго транспаранта и по получении результатам определяют распределение скоростей в потоке частиц. Q 0 5 4 / ftfZ.f ю 00 «