Способ измерения двух компонентскорости потока
Союз Советскнк
Социалистических
Реслублик.
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ
<»>822()3 1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 210377 (21) 2463992/-8-10 (51) М. Кл.З с присоединением заявки М
G 01 P 3/3.6
Государственный комитат
СССР ло дмам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.0481. бюллетень Мк 14 (53) УДК 532. 573/574 (088 ° 8) Дата опубликования описания 15.04.81 водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений
I и инженерной гидрогеологии (ВОДГЕО) ви (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДВУХ КОМПОНЕНТ СКОРОСТИ ПОТОКА
Изобретение относится к измерению параметров потоков жидкости и газа, конкретно к бесконтактным методам измерения компонент скорости потоков.
Известен способ определения дву мерного распределения скоростей потока с использованием лазера, который включает формирование в измерительной зоне интерференционной картины, регистрацию и преобразование в электрический сигнал излучения, выходящего из измерительной зоны, усиление и обработку электрических сигналов.
Вращая плоскость интерферирующих пучков относительно потока, определяют двумерное распределение скоростей потока (1) .
Однако этот способ не позволяет одновременно определять две комПоненты скорости потока.
Известен также способ одновременного измерения двух компонент скорости потока с использованием лазеров, включакщий формирование в измерительной зоне двух ортогонально поляризованных ннтерференционных картин, полосы световых решеток которых расположены ортогонально, раздельную регистраций и преобразование в электрический сигнал поляризационных составляющих света, выходящего из измерительной зоны, усиление и обработку электрических сигналов f2J.
Недостатком укаэанного способа измерения скорости потока является высокий уровень помех. К таким помехам относятся амплитудный шум лазерного излучения, модуляционные шумы, возникакщие от пересечения падающих и рассеянных световых пучков движущимися рассеивающими центрами, а также низкочастотная аддитивная состав- . ляющая сигнала, соответствующая постоянной компоненте распределения иит5 тенсивности интерференционного поля в измерительной зоне.
Цель изобретения — подавление постоянной составляющей в выходных сигналах и снижение уровня шумов.
20 Поставленная цель достигается тем, что в способе одновременного измерения двух компонент скорости потока формирование в измерительной зоне интерференционных картин осу25 ществляют при неравенстве углов между каждой парой интерферирующих пучков света. Кроме того, перед усилением электрических сигналов, соответствующих каждой поляризационной
30 .составляющей света, вышедшего из из822031
ВНИИПИ Заказ 1805/67
Тираж 907 Подписное мерительной зоны, произ водят выравнивание величин постоянных составляющих этих сигналов, после чего определяют разность сигналов и производят их дальнейшую обработку.
На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ по дифференциальной схеме; на фиг. 2 то же, по схеме с опорным пучком.
Оба устройства содержат монохроматический источник 1 когерентного света, осветительную оптическую систему, включающую поляриэационный лучевой расщепитель 2, фаэосдвигающий элемент 3, оптический элемент, обеспечивающий неравенство углов между каждой парой интерферирующих пучков света 4, объектив 5. С помощью осветительной оптической системы формируют в измерительной зоне две ортогонально поляризованные интерференционные картины, причем полосы одной световой решетки ортогональны полосам второй решетки. В отличие от известного способа интерференционные картины получают в условиях неравенства углов между каждой парой интерферирующих пучков. света. В результате шаг между интерференционными полосами в одной решетке не равен шагу в другой решетке.
Приемная система устройства включает объектив 6, диафрагму 7, поляризационный селектор 8, оптический аттенюатор 9 и два квадратичных фотоприемника 10 и 11. Выравнивание величин постоянных составляющих электрических сигналов, соответствующих каждой поляризационной составляющей света, вышедшего из измерительной эоны, осуцествляется оптическим аттенюатором 9. С эыхода фотоприемников электрические сигналы поступают через дифференциальный усилитель 12 в электронный блок 13 обработки сигнала. В дифференциальном усилителе происходит вычитание сигналов, соответствующих
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 различным поляризационным составляющим, поэтому на выходе дифференциального усилителя присутствуют только сигналы на допплеровских частотах.
Изобретечие позволяет при одновременном измерении двух компонент скорости потока полностью подавить в выходном сигнале постоянную составляющую и низкочастотные шумы, обусловленные флуктуациями источника света и частично подавить низкочастотные шумы, обусловленные рассеяным частицами светом.
ФоРмУла изобретения
Способ измерения двух компонент скорости потока, включающий формирование в измерительной зоне двух ортогонально поляризованных интерференционных картин, полосы световых решеток которых расположены ортогонально, раздельную регистрацию и преобра20 эование в электрический сигнал поляризационных составляющих света, выходяцего из измерительной зоны, усиление и обработку электрических сигналов, о т л и ч а ю щ и и с- я тем, д5 что, с целью подавления постоянной составляющей в выходных сигналах и снижения уровня шумов, формирование интерференционных картин осуществляют при неравенстве углов между каждой парой интерферирующих пучков света, перед усилением выравнивают величины постоянных составляющих электрических сигналов, соответствующих каждой поляризационной составляю-. щей, после чего определяют разность си гн алов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Nakatani N. and ai.Heasurement
of coanda f1ow in a f1uidiå е1ement
40. using iiquid by some new optical
methods. 1973, 5, 9 3, рр. 49-63.
2. Василенко 10-Г. и др. Лазерные допплеровские измерители скорости.
Новосибирск, "Наука", 1975, с. 83-84.
