Оптический доплеровский измеритель скорости потока жидкости или газа

 

ОПТИЧЕСКИЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА, содержащий по Ьедовательно установленные лазер, фокус{фующий и приемный объективы, непроданную маску с двумя отверстиями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет регистрации составляющей скорости потока , направленной вдоль оптической оси лазера/ в нем за непрозрачной маской установлен щелевой фоторегистратор, вьлполненный в виде барабана с осью щения , с тогональной-О1ггической оси, при этом 1фиемная щель фоторегистрвгтора ориентирована параллельно оси б нрабана .

ияЗ0 е

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5g G 01 Р 3/36; G 01 P 5/00

1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :::

1 (4

", с

»» (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП Ф

Н ABTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3376910/18-10 (22) 08. 01. 82 (46) 97.11.83, Бюл. Ж 41 (72) Г. В. Смирнов и Ю. Г. Смирнов (71) Ленинградский ордена Ленина по-. литекнический институт им.М. И. Калинина (53) 632. 574 (088. 8) (56) 1. Патент США М 3. 547. 540, кл. 356-28, 1970.

2.. Авторское свидетельство CCCP

М 396096, кл. G 01 P 03/36, 1974 (прототип). (54) (57) ОПТИЧЕСКИЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ. СКОРОСТИ IIOTOKA ЖИД

КОСТИ ИЛИ ГАЗА, содержащий последовательно установленные лазер, фокусирую щий и приемный объективы, непрозрачную маску с двумя отверстиями, о т л ич а ющи йс я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет регистрации составляющей скорости потока, направленной вдоль оптической оси лазера, в нем за непрозрачной маской установлен шелевой фсторегистратор, выполненный в виде барабана с осью вращения, ортогональной оптической оси, при этом приемная .щель фоторегистратора ориентирована параллельно оси ба» рабана. г

Ф и

1053005 1

Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть использовано для измерений двух составляющих векто, ра скорости потоков жидкости или газа.

Известен оптический доплеровский 5 измеритель скорости, содержащий лазер, фокусирующий обьектив, два приемных объектива направляющие зеркала, фотоприемник и электронный блок обработки информации (1)

Недостатком данного устройства является невозможность измерения двух составляющих, вектора скорости и влияние на результаты измерения электрических и магнитных полей. I5

Наиболее близким к предлагаемому является .оптический доплеровский изме4 ритель скорости потоков жидкости или газа, содержащий последовательно установленные лазер, фокусирующий и, при- 20 емный объективы непрозрачную маску с двумя отверстиями, двухплечевой интерфероаееер, »о»»ори»ми»к и час»о»омер(2).

Недостатком известного устройства является невозможность с его помощью 25 измерять составляющую вектора скорости, направленную вдоль оси лазера, что снижает точность измерений, цель изобретения — повышение точнос с ти измерений за счет регистрации состав50 ляющей скорости потока, направленной вдоль оптической оси лазера.

Поставленная цель достигается тем, что в. оптический доплеровский иэмери"иль скОрОсти потока жидкости или га- 35 за, содержащий последовательно установ ленные лазер, фокусирующий и приемный объективы, непрозрачную маску с двумя. . отверстиями, эа непрозрачной маской установлен щелевой фоторегистратор, 40 выполненный в виде барабана, с. Осию вращения ортогональной оптической оси, при этом приемная щель фоторегистратора Ориентирована параллельно Оси барабана„и

На фиг. 1 изображена принципиальная 45 схема предлагаемого устройств на фиг. 2 - фотограмма и схема сложения скоростей на фотограмме, Устройство состоит иэ осветителя, который освещает монохроматическим 50 светом заранее заданную область потоКа, И ПРИЕМНОЙ ОПТИЧЕОКой СИСТЕМЫ, КОт прая принимает рассеянный свет, иду щи@ из указанной освещенной области потока.:, Осветитель содержит лазер 1 и фоку 55 сирующий объектив 2, который фокусирует пучок лазера в заранее заданной . области потока.

Приемная система состоит из обьевтива 3, маски 4 с двумя отверстиями и

" щелевого фоторегистратора, который включает барабан 5, выполненный с воэможностью вращения и щель 6, которая ориентирована параллельно оси барабана.

На боковой поверхности барабана. закреп лена фотопленка 7.

Устройство работает следующим образом»

Двигающиеся с потоком жидкости частицы попадают в область, освещенную пучком лазера 1, и становятся. источниками рассеянного света. Если в. данный момент времени в освещенной области, напррмер, в точке А нахо-. дится частица, то рассеянный на ней свет попадает в обьектив 3, Маска 4 выделяет иэ него два пучка, которые за маской пересекаются и в плоскости щели 6 дают бегущую систему интерфеI ренционных полос. Скорость V перемещения интерференционных полос однозначно связана (через величины допплеровских сдвигов чабтоты в выделенных пучках рассеянного света) с составляющей скорости V движения частицы. За щелью 6 образуется система узких параллельных пучков, соответствующих, областям консч руктивной интерференции. На. движущейся пленке фоторегистратора эти пучки оставляют экспонированные следы в виде; наклонных полос. Угол g наклона полос . апределяется скоростью V перемещения

I интерференционной картины:и скоростью бД движения фотопленки, где (3 - угловая скорость барабана фоторегистрато-ра; g - радиус этого барабана» Расстояние 8 между полосами, измеренное по вертикали (фиг.2), однозначно связано (через параметры объектива 3) с расстоя нием 42 от чаетицы до объектива. На проявленной фотограмме измеряют утаил f, расстояние 8 и изменение А8 расстояния на выбранном участке фотограммы. Поо-. кольку скорость Q.К движения фотопленки известна, то по измеренным величинам определяют составляющую скорости жидкости 9,ЯЯ, (Ф - время ско-

d4 рости жидкости), знаки. этих составляю- . щих и координату точки замера составляющих скорости.

Поскольку в предлагаемом приборе, нет электронных узлов, то результат измерения скорости ." не подвергается влиянию перчеменнйх электрических и маг нитных полей.

1053005

Составитель Ю. Власов ,Редактор Н. Ковалева Тирад С.Легеэа

Корректор О, Тигop

Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4

Заказ 8863/42 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, . по делам иэобретений и открытий

l13035, Москва, S, Раушская наб., д. 4/S