Устройство для исследования двухфазных потоков Советский патент 1989 года по МПК G01P5/20 

Устройство содержит последователь- 15 под различными углами к ней. Свет,

но соосно установленные лазер 1, расширитель в виде телескопической системы 2, расширяющий лазерный пучок, сферическую длиннофокусную линзу 3, формирующую заданную толщину свето- 20 вой полосы, цилиндрический фокусирующий элемент 4 для формирования заданной ширины световой полосы, выполненный в виде двух голограммных цирассеянный частицами двухфазного потока, расположенными в двух взаимно ортогональных плоскостях, регистрируется фотокамерами 6,7, оптические оси которых расположены в плоскостях, проходящих через образующие цилиндрических линз и оптическую ось всей системы, и пересекают ось системы формирования световых полос соответ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования скоростных характеристик двухфазных потоков. Целью изобретения является повышение информативности и снижение погрешностей за счет одновременного исследования потока в двух ортогональных плоскостях. Луч лазера расширяется телескопической системой 2, проходит через длиннофокусную сферическую линзу 3 и попадает на элемент 4, выполненный в виде двух голограммных цилиндрических линз, расположенных в одной плоскости таким образом, что их образующие ортогональны. При этом образуются две взаимно ортогональные световые полосы, толщина которых сформирована сферической линзой 3, а ширина-элементом 4. Установленная в задней фокальной плоскости цилиндрических линз крестообразная диафрагма 5 фильтрует рабочие пучки, сформированные голограммными линзами. Сформированными оптической системой двумя световыми полосами просвечивают исследуемый поток. Свет, рассеянный частицами двухфазного потока, регистрируется двумя расположенными ортогонально фотокамерами 5,6. 1 ил.

ственно в центрах световых полос. Причем каждая из фотокамер регистри рует излучение, рассеянное частица- поп авшими в световую полосу,

ми,

сформированную голограммой цилиндлиндрических линз, расположенных в одной плоскости таким образом, что образующие их взаимно перпендикулярны крестообразную диафрагму 5, помещенную в задней фокальной плоскости элемента 4 и предназначенную для фильтра-30 рической линзой, образующая которой ции рабочих пучков, и фотографическую лежит в одной плоскости с осью этой систему в виде двух фотокамер 6, 7, обеспечивающих регистрацию излучения, рассеянного частицами, попавшими в световые полосы, причем оптические 35 оси фотокамер 6, 7 расположены в плос7 костях, проходящих через образующие

фотографической системы. Узкий световой пучок нулевого порядка дифрак ции на голограммных линзах, совпада ющих с линией пересечения световых плоскостей, регистрируется обеими фотографическими системами по длине соответствующей их полю зрения и является репером при проведении измерений.

голограммных цилиндрических линз и оптическую ось всей системы.

Работа устройства для исследования двухфазных потоков заключается в следующем. Световой пучок от лазера 1 расширяется телескопической системой 2, проходит через длиннофокусную сферическую линзу 3, которая, фокусируя расширенный лазерный пучок, формирует пучок с наперед заданным размером поперечного сечения - толщину световой полосы. После линзы 3 сходящийся лазерный пучок попадает на элемент 4, при этом образуются две взаимно ортогональные световые полосы, толщина которых сформирована сферической линзой 3, а ширина элементом 4. Установленная в задней фокальной плоскости цилиндрических линз крестообразная диафрагма 5 фильтрует рабочие пучки, сформирован-А

ственно в центрах световых полос. Причем каждая из фотокамер регистрирует излучение, рассеянное частица- поп авшими в световую полосу,

ми,

рической линзой, образующая которой лежит в одной плоскости с осью этой

сформированную голограммой цилиндрической линзой, образующая которой лежит в одной плоскости с осью этой

рической линзой, образующая которой лежит в одной плоскости с осью этой

фотографической системы. Узкий световой пучок нулевого порядка дифракции на голограммных линзах, совпадающих с линией пересечения световых плоскостей, регистрируется обеими фотографическими системами по длине, соответствующей их полю зрения и является репером при проведении измерений.

Таким образом, устройство обеспечивает получение информации о двухфазном потоке в двух его сечениях

с фиксацией пространственного положения световых полос и исследуемого потока. Такие возможности устройства приводят к увеличению точности и информативности измерений, поскольку

исключаются ошибки, связанные с нестационарностью потока и недостаточностью привязки к положению в пространстве регистрируемых по рассеянному излучению частиц и газодинамической составляющей потока, и одновременно фиксируется состояние потока .в направлении его распространения и по всему его сечению, перпендикулярному направлению распространения, и одновременно с этим регистрируется распределение твердой фазы в потоке по размерам частиц, а-также их скорость вдоль потока.в

Формула

изобретения

Устройство для исследования двухфазных потоков, содержащее оптически согласованные лазер и оптический фор- Ю мирователь, состоящий из последовательно установленных длиннофокусной сферической линзы и цилиндрического фокусирующего элемента, а также фотокамеру, при этом оптический форми- 15 рователь и фотокамера выполнены с возможностью поворота вокруг оптической оси, о-тличающееся тем,

что, с целью повышения информативности и снижения погрешностей за счет одновременного исследования потока в двух ортогональных плоскостях, введены вторая фотокамера, расширитель лазерного пучка и крестообразная диафрагма, а цилиндрический фокусирующий элемент выполнен в виде двух расположенных в одной плоскости цилиндрических голографических линз с взаимно ортогональными образующими, параллельными оптическим осям фотокамер, при этом расширитель установлен за лазером перед длиннофокусной сферической линзой, а крестообразная диафрагма - в задней плоскости цилиндрического фокусирующего элемента.