Способ измерения скорости крупномасштабных и стратифицированных потоков Советский патент 1992 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться для измерения скорости потока.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения отношения сигнал-шум.

На чертеже изображены устройства, осуществляющие способ измерения скорости потока в крупномасштабных и стратифицированных потоках.

Оно содержит лазер 1; пространственно-частотный фильтр 2; приемно-передаю- щую оптику 3; полупрозрачные зеркала 4, 5, б; управляемые оптические линии задержки 7,8,9; фотоприёмники 10,11; процессор 12; лазерный луч внутри блока 13; лазерный 14

луч в потоке при отсутствии рефракции; зондирующий лазерный луч 15 в потоке при наличии рефракции; область измерения в отсутствии рефракции 16; область измерения при наличии рефракции 17; рассеянные лазерные лучи в потоке при отсутствии рефракции 18, 19; рассеянные лазерные лучи в потоке при наличии рефракции 20, 21; устройства начального сдвига частоты 22, 23.,

Способ осуществляется следующим образом. Лазер 1 генерирует луч 13 с длиной когерентности Ц. Этот луч, пройдя пространственно частотный фильтр с помощью приемно-передающей оптики 3, направляется в область измерения, где облучает

ND

ОТ

КЗ

ледуемый объект. Из области измерений с помощью пространственно-частотного фильтра пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, которые, пройдя регулируемые оптические линии задержки 7, 8, 9 и устройства сдвига частоты 22, 23; пространственно совмещаются полупрозрачными зеркалами 4. 5 и 6 и направляются на соответствующие фотоприемники 11 и 10. Фото- ток с фотоприемников попадает на процессор 12. Процессор, представляющий собой по существу спектроанализатор, выдает сигнал на управляемые оптические ли нии задержки 8, 7 и 9 до тех пор, пока полезный сигнал не достигает максимума. При достижении максимума полезного сигнала изменение оптических длин оптических линий задержек прекращается и происходит считывание их длин и значение доплеровских частот. Величина оптической задержки регулируется в соответствии с выражением

t(L 1-Lj2) + (t-3ji-L3j2)l U, где Lji ,Lj2 - оптические длины путей рассеянного света до приемно-передающей оптики;

Mh .L3j2 соответствующие длины оптических линий задержки.

U - длина когерентности используемого лазерного излучения.

j - индекс анализируемых компонент, определяемых вектором чувствительности.

Компоненты вектора скорости определяются с помощью выражения

Vx- ., .../ fDiVv

2 sin (pfa

A

foa:

2 sin (po/i Vz -yAfD3,

где foi ;fD2 03 - измеряемые частотные сдвиги

А-длина волны зондирующего света;

0

S

0

5

0

5

0

5

. Spi углы пересечения между ортогональными системами лучей принимаемого излучения.

Разница показаний (Uji - Lj2) и ( - I-3J2 ) . дает возможность определить разность оптических путей рассеянного света, а следовательно, и положение (отклонение области измерения относительно направления излучения. При этом точность определения положения области измерений тем больше, чем меньше длина когерентности Ц. Это дает возможность увеличить пространственное разрешение и отношение сигнал-шум.

Формула изо бретени я

Способ измерения скорости крупномасштабных и стратифицированных потоков, заключающийся в излучении когерентного света, облучении исследуемого объекта и приеме отраженного света, при этом пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, один из которых проходит оптическую временную задержку, а величину скорости вычисляют по измеренным доплеровскцм сдвигам частот излученного и отраженного световых потоков, от л и ч а ю щи й.с ятем, что, с целью повышения точности из мерения за счет увеличения отношения сигнал-шум, расщепление и оптическую временную задержку производят после отражения от исследуемого объекта, при этом оптическую временную задержку проходит каждый расщепленный пучок света, а величина оптической задержки регулируется в соответствии с выражением

I(LJ1-LJ2) + (L3J1-L3J2)1 U, . где LJI ,Lj2 - оптические длины путей рассеянного света;

L3J1 .L3j2 длины оптических линий задержки;

LK-длина когерентности лазерного света;

j - индекс анализируемых компонент, определяемых вектором чувствительности.

1 /7 Ч /22

73

П-я

Р

W

:v

11

2

Р

W

3

12

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и может применяться для измерения скорости потока. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет увеличения отношения сигнал-шум. Цель изобретения достигается тем, что в известном способе измерения скорости потоков, включающем в себя операции излучения когерентного света, облучении исследуемого объекта, приеме отраженного света, при этом пучок излучаемого света расщепляют на несколько пучков равной интенсивности, один из которых проходит временно задержку, операции расщепления и оптической задержки производят после отражения от исследуемого объекта. При этом оптическую временную задержку проходит каждый расщепленный пучок света, а величина оптической задержки регулируется в соответствии с математическим выражением. 1 н.п.ф-лы. 1 ил. сл