Лазерно-допплеровский измеритель скорости Советский патент 1980 года по МПК G01P3/36 

1

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано при измерении скоростей различных потоков, в частности открытых газовых струй или потоков в каналах, трубах.

Известны лазерно-допплеровские измерители скорости с выделением сигНсша допплеровской частоты на нагрузке фотоэлектрического умножителя и дальнейшей его обработкой, например, с помощью перестраиваемого частотного фильтра с регистрацией на ленте самописца 1.

Известен лазерно-допплеровский измеритель скорости, в котором сигнал от фотоэлектронного умножителя поступает на устройство выделения и регистрации допплеровской частоты рассеянного излучения, содержащее управляемый полосовой фильтр, пороговый усилитель, формирователь пачек импульсного сигнала и цифровой, частотомер, управляемый стробируквдими импульсами длительности пачек, на котором получаются текущие и средние значения скорости. Измеритель имеет также аналоговый выход, уровень сигНсша которого пропорционален текущему значению скорости 2.

Однако, известные измерители скорости имеют невысокую чувствительность выделения сигнаша.

Целью изобретения является повышение чувствительности лазерно-допплеровского измерителя скорости, путем регистрации мгновенных скоростей отдельных рассеивакхдих лазерное излучение частиц потока.

Поставленная задача достигается тем, что в лазерно-допплеровском измерителе скорости устройство выделения и регистрации допплеровской частоты рассеянного излучения выполнено в виде многокаскадного электроннооптического преобразователя, блока выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки, фоторегистратора для фотографирования растра с выходного экрана многокаскадного электронно-оптического преобразователя, блока формирования разрешающих импульсов времени записи растра, импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора. Причем многокаскадный электронно-оптический преобразователь соединен по входу через дополнительный светоделитель с фотоэлектронным умножителем, с выходом которого соединен блок выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, вход блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки соединен с блоком выделения переднего фронта огибающей дошшеровских сигналов, а выходы подключены к затворным и горизонтальным отклоняющим пластинам многокаскадного элект,ронно-оптического преобразователя, выход разрешающих импульсов времени записи растра блока формирования импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора подключен к разрешающему входу блока формирования переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, выход импульсов вертикальной развертки соединен с блока формирования переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, выход импульсов вертикальной развертки соединен с вертикально отклоняющими пластинами многокаскадного электронно-оптического преобразователя, а выход импульсов запуска, фоторегистратора подключен к затвору фоторегистратора.

На фиг. 1 представлена блок-схема лазерно-допплеровского измерителя скорости, на фиг. 2 - временная диаграмма на фиг. 3 - растровая запись допплеровских сигналов .

Лазерно-допплеровский измеритель скорости содержит лазер 1, светоделитель 2, передающую линзу 3, приемную 4 линзу с диафрагмой, дополнителный светоделитель 5, фотоэлектронный умножитель 6, многокаскадный электронно-оптический преобразователь 7, блок 8 формирования переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, блок 9 формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки, блок 10 формирования импульсов времени записи растра, вертикальной разветки и импульсов фоторегистратора, фоторегистратор 11.

Измгритель работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с помощью светоделителя. 2 делится на два лазер,ных луча одинаковой интенсивности, которые передающей линзой 3 фокусируются в исследуемый поток . Лазерное-излучение, рассеянное на микрочастицах, естественно присутствующих или искусственно введенных в исследуемый поток при их пролете через область пересечения двух сфокусированных лазерных лучей, собирается пр емной линзой 4 и через дополнительный светоделитель 5 одновременно подается на фотокатоды многокаскадного .электронно-оптического преобразователя 7 и фотоэлектронного умножителя б .

Временная диаграмма, поясняющая суть работы лазерно-допплеровского измерителя скорости, и растровая запись допплеровских сигналов на выходном экране многокаскадного электронно-оптического преобразователя приведены на фиг. 2 и 3.

Сигнал с выхода фотоэлектронного умножителя (фиг. 2а) поступает на вход блока 8. При срабатывании блока 10 вырабатывается импульс запуска фоторегистратора 11 (фиг. 26) и задержанный на время срабатывания затвора фоторегистратора разрешающий импульс (фиг. 2в) , который посту-пает на блок 8 и разрешает прохождение сформированных импульсов огибающей допплеровских сигналов с крутым передним фронтом (фиг. 2г) на .запуск блока 9. С выхода блока 9 затворные импульсы (фиг. 2д) поступают на затворные пластины многокаскадного электронно-оптического преобразователя 7, а импульсы горизонтальной развертки (фиг. 2е) поступают на горизонтально отклоняющие пластины многокаскадного электронно-оптического преобразователя 7.

С выхода блока 10 на вертикально отклоняющие пластины многокаскадного электронно-оптического преобразователя 7 поступают импульсы вертикальной развертки (фиг. 2ж).

На выходном экране многокаскадного электронно-оптического преобразователя регистрируются во времени мгновенные скорости исследуемого потока в виде растра (фиг. З) с яркостной модуляцией отдельных строк растра, причем частота модуляции отдельных строк растра соответствует допплровским частотам от отдельных рассеивающих частиц, пролетающих измеряемый объем. Фоторегистратор 11 фотографирует растр с выходного экрана многокаскадного электронно-оптического преобразователя.

Формула изобретения

Лазерно-допплеровский измеритель скорости, содержащий лазер, светоделитель, передающую линзу, приемную линзу с диафрагмой, фотоэлектронный умножитель и устройство выделения и регистрации допплероской частоты рассеянного излучения, о тличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем регистрации .мгновенных скоростей отдельных рассеивающих лазерное излучение частиц потока, устройство выделения и регистрации допплеровс.кой частоты рассеянного излучения выполнено в виде многокаскадного электронно-оптического преобразователя, блока выделения переднего фронта -огибающей допплеровских сигналов, блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки, фоторегистратора для фотографирования растра с выходного экрана многокаскадного электронно-оптического преобразователя, блока формирования разрешающих импульсов времени записи растра, импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора, причем многокаскадный электронно-оптический преобразователь соединен по входу через дополнительный светоделитель с фотоэлектронным умножителем, с выходом которого соединен блок выделения переднего фронта огибакицей допплеровских сигналов, вход блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки соединен с блоком выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, а выходы подключены к затворным и горизонтально отклоняющим пластинам

многокаскадного электронно-оптического преобразователя, выход разрешающих импульсов времени записи раст-ра блока формирования импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора подключен к разрешающему входу блока формирования переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, выход импульсов вертикальной развертки соединен с вертикально отклоняющими пласO тинами многокаскадного электронно-оптического преобразователя, а выход импульсов запуска .фоторегистратора подключен, к затвору фрторегистратора. Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Труды Московского энергетического института, сер. Физика, 1972, с. 57-74.

2.Прикладная механика и техническая физика, № 1, 1973, с. 110-120

(прототип) .

г/

.2

f/г,