Устройство для измерения вектора локальной скорости потока Советский патент 1986 года по МПК G01P5/26 

Изобретение относится к исследованию скоростей потока жидких и газообразных сред и может применяться в аэро- и гидродинамике, технологических процессах и для медико-биологичес ких исследований

Цель изобретения - снижение nor грешностей от воздействия окружающей среды.

На чертеже приведена схема измерительного устройства.

Устройство измерения вектора локальной скорости потока включает в себя лазер 1, акустооптический генератор в виде акустооптической ячей- ки 2, управляющий вход которой соединен с генератором 3, светоделители А - 7 луча, входную линзу 8, волоконный световод 9, выходную линзу 10, отражатели 11 и 12, фотоприемник 13 и 14, выходы которых соединены с измерителем доплеровских частот (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с помощью акустооптической ячейки 2, управляемой генератором 3, делится на опорный и измерительный лучи. Измерительный луч, пройдя светоделители 5 и 6, направляется линзой 8 в волоконный световод 9, на выходе которого проходит линзу 10 и расщепляется пространственно светоделителем 7 на два луча с неравными интенсивностями 1 и 1 (например 1 1 ), которые направляются отражателями 11 и 12 соответственно в исследуемую точку потока (измерительный объем) 15, причем оптические пути лучей от линзы 10 до точки 15 равны фокусному расстоянию линзы 10, Рассеянные лучи назад с

i; ; и I направляются отражателями

различными интенсивностями i.

(i; i; )

11 и 12 соответственно делителем 7 и линзой 10 в волоконный световод 9, проходят линзу 8 и с помощью делителей 6, 5 и 4 часть их энергии поступает на фотоприемники 13,14, причем а фотоприемник 13 направляется также опорный луч, В фотоприемнике 14 формируется электрический сигнал с частотой, равной разности доплеровских смещений двух рассеянных лучей (f - fg), который попадает в блок регист10

с-5

2805А92

рации. Сигнал фотоприемника 13 содержит три частоты, одна из которых является результатом интерференции рассеянных лучей (f,-f)i а две других - интерференции каждого рассеянного луча с опорным (d-f ) и (л-Г,), где 4 - разность частот между опорным И сигнальными лучами, равная частоте генератора 3. При этом амплитуда сигнала (Л-f,) больше амплитуды

f5

20

25

30

35

40

45

50

55

сигнала (d-f ), так как I , Т сигнал с частотой (f, -f) совпадает с сигналом фотоприемника 14, а различные модуляционные щумы на выходах фотоприемников 13 и 14, обусловленные внешними воздействиями на световод, полностью совпадают по спектральному составу и поэтому с помощью извест- -ных методо,в могут быть отфильтрованы.

Таким образом, устройство позволяет отделить нужные частоты от спектра модуляционных шумов, вьщ1ает. точность и достоверность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения вектора локальной скорости потока, содержащее последовательно установленные и оптически согласованные лазер, первый и второй светоделители, входную лин- |зу, волоконный световод, выходную линзу и два фотоприемника, оптически согласованные с первым и вторым светоделителями и подключенные к измерителю доплеровских частот, отличающееся тем, что, с цепью снижения погрешностей от воздействия окружающей среды на волоконный световод, в него введены оптико-акустический модулятор, третий и четвертый светоделители и два отражателя , при этом оптико- акустический модулятор установлен за лазером, третий светоделитель установлен на I пути дифрагированного пучка за опти- ;ко-акустическим модулятором и оптически согласован с вторым светоделителем и первым фотоприемником, четвертый светоделитель оптически согласован через два отражателя с измерительным объемом и вьтолнен с неравными коэффициентами пропускания и отражения.

/

i2

Изобретение относится к исслйдо- ванию потока жидких и газообразных сред и позволяет снизить погрешность измерений от воздействия окружающей средыi Излучение лазера I делится йкустсоптнческим модулятором в В1ще. : -, i Ни опорный и измерительный лучи. Измерительный луч на выходе вс.токонппго световода 9 разделяют с КОМОЕ;.;О 10 к делителя / ггространственно на два луча с неравными интенсивностями. Направляют отражателями 11, 12 лучи в исследуемзпо точку 15 потока по различным траекториям, два отраженных от этой точки луча направляют с помощью отражателей П, 12, делителя 7 и линзы 10 в тот же волоконный световод 9, С помощью делителя 6 часть энергии луча поступает BI фотоприемник 14, другая часть энергии через делители 5, 4 - в фотоприемник 13, куда также направляется опорный луч. Сигнал фотоприемника 13 содержит три частоты, одна из которых является результатом интерференции рассеянных лучей, а две других с разными амплитудами интерференции каждого рассеянного луча с опорным сигналом с первой частотой совпадают с сигналом фотоприемника 14, Различные модуляционные шумы на выходах фотоприемников 13 и 14, обусловленные внешними воздействиями на световод и полностью совпадающие по спектральному составу, с помощью известных методов могут быть отфильтрова- нь н не изменяют амплитуду полезного сигнала, 1 ил. 9 (Л ьо 00 о СП 4: QD

Редактор А.Долинич

Составитель Ю.Власов Техред Н.Глущенко

7063/51

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытки 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор М.Пожо