Устройство для измерения скорости Советский патент 1988 года по МПК G01P3/36 G01P5/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной гидро- и аэродинамике, океанологии и т.п.

Цель изобретения - снижение погрешностей.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема измерителя ,

Устройство содержит последовательно расположенные лазер 1, переключатель 2 поляризации лазерного луча лучевой расщепитель 3, формирователь 4 пересечения ортогонально поляризованных световых пучков, поляриза- ционную призму Волластона 5, полуволновые фазовые пластинки 6 и 7, направляющий объектив 8. Перед направ- ляюпщм объективом на пути рассеянного пучка установлены последовательно поворотное зеркало 9 и фотоприемник 10. К фотоприемнику подключен двух- канальный измеритель доплеровского сдвига частоты, содержащий формирователь 11 счетных и стробимпульсов, к выходам которого параллельно подсоединены два счетчика 12 и 13 счетных импульсов. К стробимпульсному выходу формирователя 11 подключен дополнительный счетчик 14« Стробим- пульсные входы счетчиков подсоединены к выходу формирователя 11 через управляемый ключ 15, Переключатель 2 поляризации лазерного луча подсоединен к источнику 16 питания через управляемый ключ 17, Управляющие входы ключей 15 и 17 подсоединены параллельно к выходу дополнительного счетчика 14, Переключатель поляризации может быть выполнен на основе стандартного электрооптического модулятора, управляемого полуволновым напряжением.

Устройство работает следующим образом.

Поляризованный луч лазера 1 после прохождения переключателя 2 поляризации лучевым расщепителем 3 разделяется на два ортогонально поляризованных пучка, В зависимости от конкретной реализа1Д1и известного расщепителя световые пучки на его выходе могут иметь одинаковые частоты или отличаться на известный частотный сдвиг. Далее формирователем 4 (объектив или оптические клинья) ортогонально поляризованные пучки пересе0

5

0

5

0

5

0

3

0

5

каются либо скреишнаются в области, где установлена поляриза1щонная призма Волластона 5, Поскольку расщепляющий угол призмы выбран равным . углу между входными пучками, ортогонально поляризованные лучи на выходе призмы оказываются направленными по противоположным ребрам четырехугольной пирамиды с квадратным основанием ABCD в плоскости, проходящей через диагональ основания BD, При переключении поляризации входньпс пучков выходящие из призмы лучи оказываются направленными вдоль ребер пирамиды, лежащих в ортогональной плоскости и проходящих через вторую диагональ АС основания.

Выходящие из поляризационной призмы пучки после прохождения направляющего объектива 8 попарно последовательно во времени формируют в исследуемой среде пространственно совмещенные зондирую1чие интерференционные поля с ортогонально ориентированными интерференционными полосами, В зависимости от типа известного фотоприемника световые пучки, формирующие зондирующее интерференционное поле могут иметь одинаковые или ортогональные (в случае балансного фотоприемника) поляризации. Для согласования поляризаций устанавливаются фазовые полуволновые пластинки 6 и 7, Изображение зондирующего поля в рассеянном свете формируется на фотоприемнике 10 с помощью объектива 8 и поворотного зеркала 9. При пересечении рассеивающей части зондирующего оптического поля на выходе фотоприемника появляет ся радиоимпульс фотоэлектрического сигнала, частота которого есть известная линейная функция доплеровского сдвига частоты, а длительность равна времени прохождения рассеивателя через интерференционное поле. На одном из выходов формирователя 11 образуется последовательность стробимпульсов, длительность которых равна длительности входных радиоимпульсов, а на другом выходе формируется последовательность счетных импульсов, частота которых равна частоте заполнения радиоимпульсов. Счетные импульсы параллельно подаются на счетчики 12 и 13. Стробимпульсы поступают на счетчики через управляемый ключ 15 и задают время счета. Параллельно стробимпульсы поступают на дополнительный счетчик, который формирует сигнал, переключающий управляемые ключи 15 и 17 через каждые п стробимпульсов. При уменьшении п частота выборки информации для каждой компоненты скорости увеличивается, достигая максимального значения при , когда управляющий сигнал формируется допол- нительным счетчиком по поступлении каждого четного стробоимпуль- са.

В случае многочастотного режима работы амплитуда электрического доплеровского сигнала имеет релеев- ское распределение. Поэтому выбором порога чувствительности режим работы измерительного устройства может быть переведен в квазиодночастичный. Другой путь - уменьшение размера зондирующего интерференционного поля до величины, при которой в измерительном объеме в среднем находится не более одной частицы,

Таким образом, и в многочастичном режиме действие предлагаемого устройства обеспечивает оптимальное ис- пользование энергии лазерного излучения и высокую точность измерения.

Редактор А,Курасова Заказ 739

Составитель Ю,Власов Техред М.Ходанич

Тираж 847 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

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

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости, содержащее последовательно расположенные и оптически согласованные лазер, пере1спючатель поляризации лазерного,, луча, подключенный, к источнику питания через управляемый ключ, лучевой расщепитель, направляющий объектив, приемную оптическую систему и фотоприемник, к выходу которого подключен двухканальный измеритель доплеровского сдвига частоты, содержащий формирователь счетных импульсов и стробимпульсов и два счетчика счетных импульсов, отличающееся тем, что, с целью снижения погрешностей, в него введены поляризационная призма Волластона с оптическим формирователем пересекающихся ортогонально поляризованных пучков с расщепляющим углом, равным углу между направлениями входных пучков, а также дополнительные счетчик и ключ, при этом к выходу формирователя подключен дополнительный счетчик, стробимпульсные входы счетчиков счетных импульсов подсоединены к выходу формирователя через дополнительный ключ, а управляющие входы обоих ключей подключены параллельно к выходу дополнительного счетчика.

Корректор Л.Патай Подписное

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет снизить погрешности измерения. Изображение зондирующего поля В рассеянном свете формируется на фотоприемнике 10 с помощью объектива 8 и поворотного зеркала 9. При пересечении рассеивающей частицей зондирующего оптического поля на выходе фотоприемника 10 появляется радиоимпульс фотоэлектрического сигнала, частота которого является линейной функцией доплеровского сдвига частоты, а длительность равна времени прохождения рассеивателя через интерференционное поле. На одном из ВЫХОДОВ формирователя 11 образуется последовательность стробимпульсов, а на другом - последовательность счетных импульсов, частота которых равна частоте заполнения радиоимпульсов . Счетные импульсы параллельно подаются на счетчики 12 и 13. Стробимпульсы поступают на счетчики через ключ 15 и задают время счета. Параллельно стробимпульсы поступают на счетчик 14, формирующий сигнал, переключающий ключи 15 и 17 через каждые п стробимпульсов. 1 ил. СО о to 00 О) ста