Оптико-волоконный измеритель скорости Советский патент 1985 года по МПК G01P3/36 G01P5/26 

СО 4

V

сд

Й5

ОПТИКО-ВОЛОКОННЫЙ ИЗМЕРИ- . ТЕЛЬ СКОРОСТИ по авт.св. № 1075814, отличающийся тем, что,с целью повьшения точности измерений поперечной, составляющей скорости за счет увеличения соотношения сигнал-шум,в него введен фазовый мультипликатор волнового фронта, установленный у выходного торца с.ветовода и выполненный в виде последовательно расположенных периодического дифракционного модулятора и корректирующей голограммы.

Фи8.1 Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения скорости объектов; в том числе потоков жидкости, и может на ти применение в.медицине, нефтехимической промышленности, в теплоэнергетике, в гидродинамических ис следованиях . Известен оптико-волоконньп изме ритель скорости по основному авт.св. № 1075814, содержащий последовательно расположенные и опти чески согласоващше лАзер, направляющий ответвитель, многомодовый световод, а также фотоприемник, оп тически согласованньй с напраиленным ответвителем и подключеиньЕ вы ходом к анапизатору спектра С1. Он позволяет измерять две соста ляющие вектора скорости потока за счет наличия многомодового светово да. Недостатком прототипа является то, что в нем спектр доплеровского сигнала, повторяет спектр пространственных, частот многомодового С1зетовода, который в общем случае име ет плавно спадающие крылья в области высших и низших частот. Изза шумов в измерительном тракте точное измерение ширины спектра не представляется возможным. Это снижает точность измерения скорости Известным анемометром. Целью дополнительного изобретения является устранение указанного недостатка, т.е. повышение точност измерений поперечной составляющей скорости за счет увеличения соотно шения сигнал-шум. Поставленная цель достигается тем, что в оптико-волоконньш измеритель скорости введен фазовый мул типликатор волнового фронта, уста- новленньй у выходного торца световода и выполненньм в виде последовательно расположенных периодического дифракционного модулятора и корректирующе голограммы. На фиг,1 показан предлагаемый измеритель на фиг.2 - распределение поля зондирующего пучка в области измерения для одного из возможных дифракционных мо7;уляторов на фиг.З - спектр фототока фотопри емника . Оптико-волоконный измеритель скорости содержит последовательно 02 расположенные на оптической оси лa зер-1, направленный ответвитель 2, фокусирующий линзу 3, световод 4, Направленный ответвптель 2 может быть выполнен, например, в виде наклонного зеркала, обращенного к световоду 4 с отверстием на оси. Перед дальним (свободным) KOHIJOM световода 4 расположен фазовьш мультипликатор волнового фронта 5, выполненный в виде периодического дифракционного модулятора фазы 6 и корректир аощей голограммы 7. Направленный ответвитель 2 оптически связан с последовательно расположенными объективом 8 и фотоприемником 9, которьй в свою очередь подключен к анализатору спектра 10. Оптико-волоконный измеритель скорости работает следую1и;1- м образом. Пучок когерентного излучения от лазера 1 проходит через направленный ответвитель 2 и вводится линзой 3 в световод 4 (фиг.1). Распространяясь по световоду 4, часть излучения отражается от дальнего торца световода 4 и от элементов фазового корректора волнового фронта 5 и выполняет функцию опорного пучка при оптическом гетеродировании. Часть .зондирующего пучка проходит через фазовый мультипликатор волнового фронта 5, KoTopbtit производит над ней интегральную операцию пространств.2нной корреляции. При этом сформированное мультипликатором поле описывается произведением периодической автокоррелятщонной функции комплексного пропускания дифракционного модулятора 6 на достаточно гладкую пространственную функцию корреляции поля на выходе световода 4 в момент записи и восстановления голограммы 7, Поэтому зондирующий пучок будет представлять собой: ряд параллельных эквидистантных максимумов, с периодом д X формой, которая определяется параметрами периодического дифракционного модулятора (фиг.2). Пересекающий область измерения рассеивающий центр (частичка среды, часть объекта) рассеивает излучение, поле которого на основной гармонике дает информацию и продольной и поперечной составляющих вектора скорости.