SU1652919A1 - Лазерный доплеровский анемометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измеритель ной технике и может быть использовало дл  исследовани  потоков жидкостей и газов Целью изобретени   вл етс  повышение точности . Излучение источника 1 с помощью устройства 2 ввода вводитс  в передающий световод 3 круглого сечени  с симметричным распределением показател  преломте- ни . Затем излучение коллимируетс  линзой 4, проходит через согласующую линзу 5 и поступает на пол ризационно-селек- тивный амплитудный делитель 6 После делени  по вл ютс  два пучка, фокусируемые линзой 7 в исследуемую точку потока, в которой образуетс  интерференционна  картина. Рассе нный на движущихс  в потоке частицах свет собираетс  объективом 8 на входном торце световода 9 и поступает, на фотоприемник 10, сигнал с которого направл етс  на электронный процессор 11, выдел ющий доплеровский сигнал. В процессе работы анемометра из-за флуктуации температуры и неконтролируемых механических напр жений в световоде 3 измен етс  состо ние пол ризации излучени  поступающего на пол ризационно-селек типный делитель 6. При этом соотношение между интенсивност ми формируемых де литг-лсм зондирующих ПУЧКОВ измен етс , что приводит к изменению видности интерференционной картины Дл  устранени  этого состо ние пол ризации излучени , поступившего нл делитель 6, контролируетс  с помощью детектора 12 Изменение состо ни  пол ризации преобразуетс  им ь электрический сигнал, поступающий на вход логического устройства 13, которое вырабатывает сигнал дл  блока 14 коррекции, который воздействует на световод 3 до тех пор, пока пол ризаци  света на входе делител  не вернетс  к оптимальному значению. 1 з п ф-лы, 3 ил. сл С о ел ю ю ю

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  исследовани  скорости потоков жидкости и газов.

Целью изобретени   вл етс  увеличение точности измерений.

На фиг. 1 представлена схема лазерного доплеровского анемометра; на фиг. 2 показана схема осуществлени  оптической св зи между пол ризационно-селективным амплитудным делителем и детектором состо ни  пол ризации; на фиг. 3 - пример выполнени  блока корекции пол ризации.

Лазерный доплеровский анемометр (фиг. 1) содержит источник 1 когерентного излучени , в качестве которого может быть использован газовый лазер, устройство 2 ввода лазерного излучени  в передающий волоконный световод 3, измерительный зонд, в состав которого входит коллимиру- юща  линза 4, согласующа  линза 5, пол  ризационно-селективный амплитудный делитель 6, фокусирующа  линза 7, приемный объектив 8, приемный многомодовый световод 9. В состав анемометра вход т также фотоприемник 10, процессор 11 доплеровского сигнала, детектор 12 состо ни  пол ризации, логическое устройство 13 и блок 14 коррекции пол ризации. Световод 3 выполнен с круглым сечением и с осесим- метричным распределением показател  преломлени .

Устройство детектора 12 по сн ет фиг. 2. Сформированные делителем 6 зондирующие пучки 15 и 16 частично отражаютс  от поверхности фокусирующей линзы 7 и поступают на детектор, выполненный в виде двух фотоприемников 17 и 18. Сигналы фотоприемников 17 и 18, пропорциональные интенсивност м зондирующих пучков 15 и 16, поступают на вход логического устройства 13, выполненного в виде схемы вычитани  амплитуд сигналов. Электрический сигнал с выхода логического устройства 13, пропорциональный разности интенсивно- стей зондирующих пучков, поступает на вход блока 14 коррекции пол ризации.

Блок 14 (фиг. 3) может быть выполнен в виде сервопривода 19, расположенного на основании 22 и механически св занного с передающим световодом 3, который образует витки 20 и 21 и жестко прикреплен к основанию 22 в точках 23-25. Сервопривод содержит штангу 26, систему переключателей 27, 28 и руко тку 29.

Анемометр работает следующим образом .

Излучение источника 1 с помощью устройства 22 ввода вводитс  в передающий световод 3. Пройд  через световод 3, излучение коллимируетс  линзой 4 и, пройд 

через линзу 5, служащую дл  согласовани  перет жек зондирующих пучков с измерительной областью, поступает на делитель 6 пучка, формирующий два пучка, которые затем свод тс  с помощью линзы 7, образу  при пересечении измерительную область. В измерительной области образуетс  интерференционна  картина, видность которой зависит от соотношени  интенсивностей

0 зондирующих пучков и максимальна, когда эти интенсивности равны. Свет, рассе нный на частице потока при пересечении ею интерференционной картины в измерительной области, собираетс  с помощью

5 объектива 8 на входном торце приемного световода 9 и поступает на фотоприемник 10. Сигнал фотоприемника 10 поступает на электронный процессор 11, выдел ющий доплеровский сигнал.

0В процессе работы анемометра из-за

флуктуации температуры и неконтролируемых механических напр жений в световоде измен етс  состо ние пол ризаций излучени , поступающего на делитель 6. Посколь5 куделитель6 вл етс 

пол ризационно-селективным, то при изменении пол ризации падающего на него излучени  измен етс  соотношение между интенсивност ми формируемых делителем

0 зондирующих пучков, а следовательно, уменьшаетс  видность интерференционной картины в измерительной области (этим свойством обладает большинство схем делени  пучка, в частности все делители, со5 держащие полупрозрачный слой неперпендикул рный к падающему пучку) Дл  устранени  этого эффекта состо ние пол ризации излучени , поступившего вде- литель 6, контролируетс  с помощью детек0 тора 12. Изменение состо ни  пол ризации преобразуетс  им в электрический сигнал, поступающий на вход логического устройства 13, которое вырабатывает сигнал дл  блока 14 коррекции. Блок 14 коррекции

5 механически воздействует на световод 3 до тех пор. пока пол ризаци  света на входе делител  не вернетс  к оптимальному значению .

При этом дл  варианта, представленно0 го на фиг 3, при работе сервопривода штанга 26, перемеща сь, поворачивает виток 21 относительно оси. проход щей через гонки 24 и 26. Из-за по влени  в световоде 3 механических напр жений и наведенного ими

5 двойного лучепреломлени  происходит изменение состо ни  пол ризации излучени , распростран ющегос  по световоду до тех пор, пока интенсивности зондирующих пучков не станут равными. При этом видность интерференционной картины в измерительной области достигает максимального значени , что обеспечивает максимальное отношение сигнала к шуму на выходе электронного процессора доплеровского сигнала.

В блоке 14 предусмотрена система переключателей дл  изменени  направлени  движени  штанги 26 при достижении ею крайнего положени , а также предварительна  ручна  установка пол ризации иэлуче- ни . котора  осуществл етс  поворотом витка 20 с помощью руко тки 29 вокруг оси, проход щей через точки закреплени  световодов 23 и 24,

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Лазерный доплеровский анемометр, содержащий последовательно установленные и оптически согласованные источник когерентного излучени , устройство ввода излучени , передающий волоконный световод круглого сечени , коллимирующую линзу , пол ризационно-селективный амплитудный делитель, фокусирующую линзу, приемный объектив, приемный световод и фотоприемник, подключенный выходом к процессору, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений , дополнительно содержит детектор

   состо ни  пол ризации, логическое устройство и блок коррекции состо ни  пол ризации , при этом вход детектора состо ни  пол ризации св зан с выходом пол ризаци- онно-селективного амплитудного делител ,

   а выход - через логическое устройство с управл ющим входом блока корекции состо ни  пол ризации, причем передающий волоконный световод выполнен с осесим- метричным распределением показател 

   преломлени .
2. 2. Анемометр по п. 1, отличающийс  тем, что детектор состо ни  пол ризации выполнен в виде двух фотоприемни- ков, оптически согласованных с

   поверхностью фокусирующей линзы, логическое устройство - в виде схемы вычитани , а блок коррекции состо ни  пол ризации - в виде сервопривода, механически св занного с передающим волоконным световодом.

   i7

   К faotftj ib

   V3

   Фт.Ъ

   от $лока /3