Оптический анемометр Советский патент 1985 года по МПК G01P5/18 

1

Изобретение относится к области техники измерений и может быть использовано при измерении скоросТ.ей различных потоков, в частности газовых.

Известен лазерный анемометр с использованием зондирующих пучков с многими лучами, содержащий лазер, многолучевой расщепитель пучка лазера, модулятор, оптическую фокусирующую передающую систему, оптическую приемную систему, фотоприемник ij.

Недостатками известного лазерного анемометра являются необходимост точного исполнения многолучевого, расщепителя при большом числе N лучей с обеспечением их одинаковых параметров; необходимость N числа сложных модуляторов и необходимость дополнительной юстировки каадого из полученных N лучей для образования заданной пространственной области пересечения этих лучей. Поэтому на практике более распространены лазерные анемометры такого типа при числа лучей N 2.

Наиболее близким к изобретению является более простой анемометр с использованием решёток с узкими щелями .2j.

Он содержит последовательно установленные и оптически согласованные источникизлучения, фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, подключенный выходом через усилитель-ограничитель к электронному блоку обработки информации, соединенному выходом с регистратором.

В качестве электронного блока обработки информации в прототипе используется коррелятор, в качестве источника излучения - однолучевой лазер и решетку с N узких щелей.

I .

Недостатка прототипа являются

большие потери полезного лазерного излучения за счет использования щелевых решеток, пропускающих только небольшую часть излучения. Это снижает точность измерений за счет уменьшения чувствительности и ухудшения отношения сигнал/шум. Поэтому здесь н прш енеиа корреляционная обработка, которая сложна и дает результат при больших усреднениях по массивам измерений.

2895 . 2

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет увеличения отношения сигнал/шум, а также упрощение обработки результатов 5 измерений.

Цель достигается тем, что в известном оптическом анемометре, содержащем последовательно установленные и оптически согласованные ис0 точник излучения,фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, подключенный выходом через усилитель-ограничитель к электронному блоку обра5 ботки информации, соединенному выходом с регистратором, источник излучения выполнен в виде многолучевого лазера с внутрирезонаторной модуляцией, а электронный блок обра0 ботки информации - в виде измерителя временных интервалов.

Блок-схема указанного анемометра представлена на чертеже.

Оптический анемометр содержит

5 последовательно установленные и , оптически согласованные многолучевой источник излучения, вьтолненньй в виде многолучевого лазера 1 с внутрирезонаторной модуляцией,

0 фокусирующей линзы 2, линзы 3,

передающей линзы 4, приемной линзы 5 и фотоприемника 6, подключенного выходом через усилитель-ограничитель 7 на электронньй блок обработки информации, вьтолненньй в виде измерителя 8 временных интервалов, подключенного к регистратору 9. Эл 1енты 2-4 образуют передающую оптическую систему, приемная линц за 5 - приемную оптическую систему.

Анемометр работает следующим образом.

Многолучевое излучение в анемометре образуется за счет применения многолучевого лазера 1 с внутрирезонаторной модуляцией, излучение которого затем фокусируется линзой 2 и поступает на линзу 3, формирующую параллельный пучок числа лазерных лучей, которые поступают на выходную передающую линзу 4, формирующую измерительный объем в области пересечения числа сфокусированных лазерных лучей.

Полезный сигнал, аналогично прототипу, собирается приемной линзой 5 и подается на фотоприемник 6. За счет полного использования лазерного излучения, получаемого с указанным расщепителем с многолучевым лазером при внутрирезонаторной модуляции излучения, обеспечивается повьшение точности измерений из-за увеличения чувствительности и улучшения отношения сигнал/шум. Это позволяет применить -более простую по сравнению с корреляционной обработку сигнала путем использования прямых измерений временных интервалов. Сигнал с фотоприемника 6 подается на усилитель-ограничитель 7 и поступает на измеритель временных

11128954

тервалов 8, выходы которого связаны с регистратором 9. Поскольку в измерительном объеме анемометра формируются резкие максимумы «вета, J задающие базу измерения, соотношение сигнал/шум будет высоким, что позволяет повысить точность измере : НИИ, а также упростить аппаратурную реализацию электронного блока to 8, являющегося наиболее сложным элементом анемометра, за счет применения измерителя аремеяюпс интервалов, т.е. место корреляционного применить более Простой время н-15 пролетный анализ.

ОПТИЧЕСКИЙ АНШОКЕТР, содержащий последовательно установленные и оптически согласованные источник излучения, фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, подключенный выходом через усилительограничитель к электронному блоку обработки информации, соединенному выходом с регистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений скорости за счет увеличения соотношения сигнал/шум и упрощения обработки результатов измерений, источник излучения выполнен в виде многолучевого лазера с внутрирезонаторной модуляцией, а электронный блок обработки информации - в виде измерителя временных интервалов. (Л ю 00 ф ел