Способ измерения скорости движения диффузно-рассеивающих объектов и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для исследования подвижных диф- фузно-отражазощих объектов в биологии, медицине и других прикладных областях оптико-физических измерений.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения направления вектора скорости.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагав- мый способ; на фиг.2 - векторные диаграммы, поясняющие способ измерения

.

Устройство для измерения скорости движения диффузно-рассеивающих объектов содержит источник 1 когерентного излучения j, объектив 2, амплитудный светоделитель 3, первый 4 и второй 5 оптические сканаторы, фотоприемный блок 6,б , снабженный полевыми диафрагмами 7, , электронный блок 8 обработки сигнала.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый диффузный объект А освещают когерентным излучением в направлении, перпендикулярном плоскости движения объекта. Рассеянное объектом излучение, представляющее собой спекл-поле, амплитудно раздва.

Зо регистрируемого в каждом из каналов фотоприемного блока, -путем подсчета числа флуктуации спекл-поля в единицу времени. В отсутствии сканирования определяется величина модуля скорости |V|. При сканировании спекл-поля в различных направлениях X, Y (например, X I Y) определяются

35

модули скорости V., и IVal . По измеренным значениям скоростей опредеивают светоделителем 3, осуществляют поочередное или параллельное сканирование пространственно-разделенного спекл-поля в двух ортогональных направлениях X, Y в плоскости, перпендикулярной направлению освещения. Рассеянное в фиксированной точке, оп- о ляется по формуле (1) направление ределяемой апертурой объектива 2 и вектора скорости, диафрагмами 7,7 поля зрения, фотоприемного блока 6,6, спекл-поле ре- Формула гистрируют в фотоприемном блоке. Число спекл-структур, наблюдаемых в поле 45 зрения фотоприемного блока, прямо пропорционально скорости движения

изобретения

спекл-поля V М Л/ , где V0 - ско1. Способ измерения скорости движения диффузно-рассеивающих объектов, включающий освещение объекта когерентным излучением, сканирование рость объекта, М - линейное увели- полученного рассеянного спекл-поля в чение объектива 2. Изменение интенсив- д плоскости, ортогональной направлению ности спекл-поля в плоскости диафрагм освещения, фотоэлектрическую регист- 7S7 преобразуется в электрические сигналыв при этом число флуктуации

рацию рассеянного спекл-поля и определение модуля скорости спекч- поля по циклу флуктуации интенсивности рассеянного спекл-поля в единицу времени, по которому судят о скорости объекта, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа

электрического сигнала в единицу времени определяет электронный блок 8. Сканирование составляющих спекл-поля осуществляют с заданными скоростями cTV, (например, в направлении X). и fVa (в направлении Y) .

В отсутствии сканирования скорость перемещения спекл-поля равна (фиг.2). При сканировании составляющие спекл-поля перемещаются со ско- ростями V, V + ( и V -г V + rfV2. Направлг ние вектора скорости определяют, рассчитывая, например, угол at из следующего соотношения

10

tgc(

.Ll -iЈV4 (1) v7i trfv7i2

Устройство работает следующим образом.

)5 Излучение когерентного источника 1 направляется на движущийся диффузный объект А. Рассеянное спекл-поле раздваивается амплитудным светоделителем 3 и направляется на двухканаль2Q ный фотоприемный блок 6,6, оптические входы которого (полевые диафрагмы 7,7 ) оптически согласованы с выходами светоделителя посредством первого 4 и второго 5 сканаторов.

25 Электрический сигнал с выхода фотоприемного блока поступает на вход электронного блока 8 обработки сигнала. Блок 8 осуществляет определение модуля скорости IV-I спекл-поля,

Зо регистрируемого в каждом из каналов фотоприемного блока, -путем подсчета числа флуктуации спекл-поля в единицу времени. В отсутствии сканирования определяется величина модуля скорости |V|. При сканировании спекл-поля в различных направлениях X, Y (например, X I Y) определяются

35

модули скорости V., и IVal . По измеренным значениям скоростей опреде о ляется по формуле (1) направление вектора скорости, Формула 45

ле (1) направление и,

изобретения

1. Способ измерения скорости движения диффузно-рассеивающих объектов, включающий освещение объекта когерентным излучением, сканирование полученного рассеянного спекл-поля в плоскости, ортогональной направлению освещения, фотоэлектрическую регист-

рацию рассеянного спекл-поля и определение модуля скорости спекч- поля по циклу флуктуации интенсивности рассеянного спекл-поля в единицу времени, по которому судят о скорости объекта, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа

за счет определения направления вектора скорости, полученное спекл-поле дополнительно амплитудно разделяют, сканирование, фотоэлектрическую регистрацию и определение модуля скорости спекл-поля производят по пространственно разделенных составляющих спекл-поля в отсутствие и при наличии сканирования, причем сканирование пространственно-разделенных составляющих спекл-поля проводят в двух различных направленияхj а о направлении вектора скорости объекта судят по величине модулей скорости спекл- поля, измеренных в отсутствии сканирования и при двух направлениях сканирования.

2. Устройство для измерения скорости движения диффузно-рассеивающих объектов, содержащее последовательно установленные и оптически согласованные - источник когерентного излучения и объектив, а также первый оптический сканатор, выход которого оптически согласован с первым входом фотоприемного блока, выход которого соединен с входом электронного блока обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения направления вектора скорости, оно дополнительно снабжено амплитудным свето1- делителем, вход которого оптически согласован с объективом, и вторым сканатором, выход которого оптически согласован с вторым входом фотоприемного блока, при этом первый и второй выходы светоделителя оптически согласованы соответственно с входами первого и второго оптического сканатора.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения вектора скорости плоского освещения диффузных объектов в биологии, медицине и других прикладных областях оптико-физических исследований. Когерентным излучением освещают диффузный объект А. Рассеянное спекл - поле пространственно разделяют амплитудным светоделителем и осуществляют двухканальную фотоэлектрическую регистрацию оптического сигнала. Каждую составляющую спекл - поля после деления сканируют в плоскости объекта в различных, преимущественно ортогональных направлениях, измеряя при этом модуль скорости движения спекл - структур по числу флуктуаций амплитуды электрического сигнала в единицу времени. По измеренным значениям модуля скорости в отсутствие сканирования и при сканировании определяют расчетным путем направление вектора скорости. Устройство для осуществления способа содержит источник конкретного излучения 1, объектив 2, амплитудный светоделитель 3, первый и второй оптические сканаторы 4,5, двухканальный фотоприемный блок 6,6,Ъ 7,7,Ъ электронный блок обработки сигнала 8. 1 з.п. ф., 2 ил.

Фиг. 2