Оптический анемометр
ОПТИЧЕСКИЙ АНШОКЕТР, содержащий последовательно установленные и оптически согласованные источник излучения, фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, подключенный выходом через усилительограничитель к электронному блоку обработки информации, соединенному выходом с регистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений скорости за счет увеличения соотношения сигнал/шум и упрощения обработки результатов измерений, источник излучения выполнен в виде многолучевого лазера с внутрирезонаторной модуляцией, а электронный блок обработки информации - в виде измерителя временных интервалов. (Л ю 00 ф ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU«, 111289
4(51) С 01 Р 5 18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3618020/18-10 (22) 07.07.83 (46) 23.05.85. Бюл. 1Ф 19 (72) Г.И. Алонии и А.А. Бесшапошников (53) 532.7 (088.8) (56) 1. Дубнищев Ю.Н., Ринкевичюс Б.С. Методы лазерной доплеровской анемометрии. — М., Наука, 1982, с. 119.
2. NiIton Е. Мс. DonneII and
Edward J. Johnson "AppIay Optics"
1980, ч. 19, Ф 17, р. 2934-2939 (прототип). (54)(57) ОПТИЧЕСКИЙ AHKH(METP, содержащий последовательно установленные и оптически согласованные источник излучения, фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, подключенный выходом через усилительограничитель к электронному блоку обработки информации, соединенному выходом с регистратором, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений скорости за счет увеличения соотношения сигнал)шум и упрощения обработки результатов измерений, источник излучения выполнен в виде многолучевого лазера с внутрирезонаторной модуляцией, а электронный блок обработки информации - в виде измерителя временных интервалов.
1112895
1
Изобретение относится к области техники измерений и может быть использовано при измерении скоросТей различных потоков, в частности га-; зовых, Известен лазерный анемометр с
Использованием зондирующих пучков с многими лучами, содержащий лазер, многолучевой расщепитель пучка лазера, модулятор, оптическую фокусирующую передающую систему, оптическую приемную систему, фотоприемник (1 ).
Недостатками известного лазерного анемометра являются необходимость точного исполнения многолучевого расщепителя при большом числе М лучей с обеспечением их одинаковых параметров; необходимость 8 числа сложных модуляторов и необходимость дополнительной юстировки каждого из полученных и лучей для образования заданной пространственной области пересечения этих лучей. Поэтому на практике более распространены лазерные анемометры такого типа при числе лучей I4 = 2.
Наиболее близким к изобретению является более простой анемометр с использованием решеток с узкими щелями 523.
Он содержит последовательно установленные и оптически согласованные источник излучения, фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотонрием ник, подключенный выходом через усилитель-ограничитель к электронному блоку обработки информации, соединенному выходом с регистратором.
В качестве электронного блока обработки информации в прототипе используется коррелятор, в качестве источника излучения — однолучевой лазер и решетку с и узких щелей.
Недостатками прототипа являются большие потери полезного лазерного излучения за счет использования щелевых решеток, пропускающих только небольшую часть излучения. Это снижает точность измерений за счет уменьшения чувствительности и ухудшения отношении сигнал/шум.
Поэтому здесь и применена корреляционная обработка, которая сложна и дает результат при больших усреднениях по массивам измерений.
Цель изобретения — повышение точности измерений за счет увеличения отношения сигнал/шум, а также упрощение обработки результатов измерений, Цель достигается тем, что в известном оптическом анемометре, содержащем последовательно установленные и оптически согласованные источник излучения,фокусирующую оптическую систему, приемную оптическую систему и фотоприемник, подключенный выходом через усилитель-ограничитель к электронному блоку обработки информации, соединенному выходом с регистратором, источник излучения выполнен в виде многолучевоro лазера с внутрирезонаторной модуляцией, а электронный блок обращ ботки информации — в виде измерителя временных интервалов.
Блок-схема указанного анемометра представлена на чертеже.
Оптический анемометр содержит последовательно установленные и оптически согласованные многолучевой источник излучения, выполнен" ный в виде многолучевого лазера 1 с внутрирезонаторной модуляцией, фокусирующей линзы 2, линзы 3, передающей линзы 4, приемной линзы 5 и фотоприемника б, подключенного выходом через усилитель-ограничитель 7 на электронный блок обработки информации, выполненный в виде измерителя 8 временных интервалов, подключенного к регистратору 9.
Элементы 2-4 образуют передающую оптическую систему, приемная линза 5 — приемную оптическую систему.
Анемометр работает следующим образом.
Иноголучевое излучение в анемометре образуется эа счет применения многолучевого лазера f с внутрирезонаторной модуляцией, излучение которого затем фокусируется линзой
2 и поступает на линзу 3, формирующую параллельный пучок числа лазерных лучей, которые поступают на выходную передающую линзу 4, формирующую измерительный объем в области пересечения числа сфокусированных лазерных лучей.
Полезный сигнал, аналогично прототипу, собирается приемной линзой
5 и подается на фотоприемник 6. За счет полного использования лазерРедактор С.Титова
Корректор В. Бутяга
Техред Л. Коцюбняк
Заказ 2883/5
Тираж 897 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ного излучения, получаемого с указанным расщепителем с многолучевым лазером при внутрирезонаторной модуляции излучения, обеспечивается повышение точности измерений из-за увеличения чувствительности и улучшения отношения сигнал/шум. Это позволяет применить -более простую по сравнению с корреляционной обработку сигнала путем использования прямых измерений временных интервалов.
Сигнал с фотоприемника 6 подается на усилитель-ограничитель 2 и поступает. на измеритель временных ин12895 4 тервапов 8, выходы которого связаны с регистратором 9. Поскольку в измерительном обьеме анемометра формируются резкие максимумы света, задающие базу измерения, соотношение сигнал/шум будет высоким, что позволяет повысить точность измере .. ний, а также упростить аппаратурную реализацию электронного блока
1п 8, являющегося наиболее сложным элементом анемометра, sa счет применения измерителя временных интервалов, т.е. место корреляционного применить более простой время—
