Лазерный допплеровский измеритель скорости
Союз советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05. 73 (21) 1926922/10 с присоединением заявки рй (23) Приоритет (51)®. Кп.
601 P 3/36
1 ааударстааанма хеатат
СССР аа делам азабретааай в аткрктаа (5З) ЯК 532.57 (088. 8) Опубликовано.05. 11.79. Бюллетень М 41
Дата опубликования описания 08. 11.79 (72) Авторы изобретения
Ю. Г. Василенко, Ю. H. Дубнишев, А. И. Жилевский и В. И. Тнтков
Ф
Институт автоматики н электрометрии
Сибирского отделения АН СССР (71) Заявитель (54) ЛАЗЕРНЫЙ ДОППЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СИЭРОСТИ
Изобретение относится к измерительной технике н технической физике s может использоваться при исследовании параметров потоков.
Известны устройства. аналогичного назначенИя, содержащие последовательно расположенные лазер, поляризапионный расшепитель, направляющий ебъектив исфотопрнемники.
Известен также лазерный допплеровский измеритель скорости, содержащий лазер, поляризацнонный расшепитель, направляющий объектив, фокусируюший и . приемный объективы, поляризапионную призму-анализатор, два фотоприемника и электронный блок измерения.
Недостатками этих устройств является небольшая точность измерения и невозможность определения знака скорости.
Для повышения точности и определения знака скорости в предлагаемом устройстве между фокусируюшим и направляющим объективами на пути каждого из расщепленных пучков установлены однополосные частотные модуляторы.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит последовательно расположенные лазер 1, объектив 2, лучевой расшепитель 3, направлякхпий объектив 4, фокусируюший объектив 5, 10 приемный объектив 6 с диафрагмой 7, поляризационную призму 8 с четвертьволновой фазовой пластиной 9 на выходе н два фотоэлектрических приемника .
10 и 11 расщепленных пучков. Лучевой
15 расшепитель 3 расположен в обшей фокальной плоскости объективов 2 и 4, образующих телескопическую трубку.
Между объективами 4 и 5 на путях расщепленных пучков помешены элекч юонтические однополосные частотные модуляторы 12 и 13 с равными амплитудамк несущей и одной боковой. Перед модуляторами установлены четвертьволновые фазовые пластинки 14 и 15. Питание
529660
>>О
55 модуляторов ос ушествляется генератором 16 модулируклцего сигнала. Электронный блок измерения допплеровской частоты содержит формирователь 17 импульсной последовательности опорной частоты, выполненный в виде сумматора частот сигнальных последовательностей с приемников 10, 11, формирователь 18 импульсной последовательности допплеровской частоты и определитель
19 знака скорости, выполненные в виде вычитаюших схем частот сигналь,— ных посйедовательностей приемников; цифровой частотомер 20, подключенный к выходам схем 17, 18, 1.9.
Устройство работает спе .уюшим образом.
Луч лазера 1 после прохождения телескопической трубки (объективы 2 и
4) и лучевого расшепителя 3 расщепляется на два параллельных ортогонально-йоляризационных пучка. Рашепленные пучки четвертьвопновыми пластинками обращаются соответственно в пучки с правой и левой круговой поляризациями и попадают на электрооптические однополосные частотные модуляторы 12 и 13, на выходе которых амплитуды несушей и боковой должны быть равны.
Модулирукхцие сигналы создают два взаимно перпендикулярных и ортогональных по фазе электрических поля. На выходе каждого из модуляторов результируюший йучок состоит из несушей, поляризация которой совпадает с поляризацией входного пучка, и одной боковой, имеюшей поляризацию противоположного знака.
Амплитуды несушей и боковой одинаковы.
Поскольку входные пучки дпя первого и второго модуляторов имеют противоположные циркулярные поляризации, несушая на выходе одного модулятора и боковая на вьпсоде другого поляризаторов объективом 5 фокусируются в исследуемую область потока, скорость которого подлежит измерению.
В результате интерференции в рассеиваюшем объеме формируются два пространственно совмешенные интерференционные решетки, развязанные по ортогональным круговым поляризациям.
Интерференционные полосы в каждой из решеток бегут в противоположных направлениях по нормали к биссектрисе угла между пересекаюшимися пучками пропорциональной частоте модуляции. Рассеиваюшие частицы 4 пересекают область поляризации интерференционных решеток. При этом преимушестиеннвя поляризация рассеянного света совпадает, с поляризацией падаюших пучков. Изображение интерференционных решеток в рассеянном движушимися частицами света формируется в ортогонально поляризованных пучках на входных апертурах приемников 10 и
11 объективом 6 с диафрагмой 7 и четвертьволновой фазовой пластинкой 9, . преобразуюшей пучки с круговыми поляризациями в пучки с ортогональными линейными поляризациями, которые затем
t5 разделяются поляризационной призмой 8.
Отсюда следует, что частота допплеровской составляюшей на выходе одного фотоприемника равна сумме частоты мо20 дуляции и допплеровской частоты тогда
> как частота допплеровской составляюшей на выходе второго фотоприемника равна разности частоты модуляции и допплеровской частоты.
Сигнапч с выходов фотоприемников 10 ь 11 преобразуются сначала в импульсные последовательности (в суммарную и разностную импульсные последовательности), Используя далее полученные импульсные последовательности, пропорциональные допплеровской частоте и частоте модуляции (причем последнюю выбирают как опорную высокую частоту заполнения более низкой допплеровской частоты), можно реализовать измерение доппперовской частоты (блоки 17, 18) с помошью частотомера 20.
О пределе н ие знака скоро ст и (опр еделитель 19 знака скорости) производится схемами, аналогичными по принципу действия схемам суммирования и вычитания частот.
Формула изобретен ия
Лазерный допплеровский измеритель скорости, содержаший последовательно расположенные лазер> поляризационную призму-расшепитель, направляюший объектив, фокусируюший и приемный объективы, поляризационную призму-анализатор, два фотоприемника и электронный блок измерения, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения точности и определения знака скорости, между фокусируюшим и направпяюшим объективами на пути каждого из расшепленных пучков установлены однопопосные частотные модуляторы.
5 29660
rz
Составитель Ю. Мручко
Редактор Е. Месропова Техред М. Келемеш Корректор O. Ковинсхая
Заказ 6600/1 Тираж 1073 Подписное
ПНИИПИ 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
