Способ измерения распределения скоростей частиц в потоке

1 Р 3/36 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬС 3 ВУ м двторСКому ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЯИТЕТ ОСОР00 ДЕЛАЯ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЙ)(71) Московский институт электронного машиностроения(56) 1. Патент-США В 3706495,кл. 356-28, 1972.2. Авторское свидетельство СССпо заявке М 2878447/18-10,кл. 6 01 Р 3/36, 1980(54) (57) СПОСОВ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ЧАСТИЦ В ПОТОКЕ путем многократной регистрации иэобра-4 кения потока частиц, получения транспаранта с иэображением потока частиц, освещения транспаранта когерентным светом и измеренияраспределения интенсивности света в плоскости дифракции Фраунгофера, о т л и ч а ю щ и й о я тем, что, с целью уменыаения трудоемкости и повнаения точности измерений в знакопеременных поФоках, регистрацию изображения потока: частиц проводят на разнесенные учатски транспаранта, фотографируют картину дифракции фраунгофера дт изображения потока частиц на второй транспарант, освещают второй транспарант когерентный светом, а измерение распределения интенсивности света вплоскости дифракции Фраунгофера,проводят для второгоЕ транспаранта и по полученньм результатам определяют распределение скоростей в потоке частиц.Изобретение относится к измеритель" ной технике и может быть использовано для измерения распределения скоростей частиц в потоках жидкостей и газов.5Известен способ измерения скоростей частиц, при котором по длине трека, восстановленного с голограммы, определяется скоростьдвижения ШНедостатками этого способа являются: большое число измерений для определенияфраспределения частиц по скоростям, необходимость освещать когерентным светом движущийся поток частиц, не работоспособность 15 при большой концентрации частиц.Известен также способ измерения распределения скоростей 1 в потоке частиц, состоящей из получения транспаранта с многократным изобра жением частиц, освещения транспаранта когерентным светом, измерения распределения интенсивности светового поля в области . дифракции фраунгофера в двух ортогональ ных направлениях, по которым получают распределение частиц по скоростям (2.Недостатками данного спосОба являются необходимость проведения большого количества операций сканирования световогс поля в различйых направлениях, что делает спо:соб очень трудоемким и определение направления вектора скорости с точностью до 180,Цель изобретения - уменьшение трудоемкости и повышение точности измерений в энакопеременных потоках.40 30 На Фиг.Ь приведен вариант оптической схемы для регистрации мно Поставленная цель достигается тем, ц,чтосогласно способу измерения распределения скоростей в потоке частиц путем многократной регистрации изображения потока частиц, получения 45 транспаранта с изображением потока частиц, освещения транспаранта когерентным светом и измерения распределения интенсивности света в плоскости дифракции фраунгофера, регист рацию изображения потока частиц проводят на разнесенные участки транспаранта, фотографируют картину дифракции фраунгофера от изображения потока частиц на второй 55 транспарант, освещают второй транспарант когерентным светом, а измерение распределения интенсивности света в плоскости дифракции Фраунгофера проводят для второго транспаранта и по полученйым резуль.татам определяют распределение скоростей в потоке частиц. гократного иэображения потока; наФиг.2 - структура транспаранта смногократным (двухкратным) изображением потока; на фиг.З - вариантоптической схемы для регистрациикартины дифракции и получения второго транспаранта; на фиг.4 - то же,для получения визуализированногополя скоростей в области дифракциифраунгофера для второго транспаранта; на. Фиг. 5 - структура картинысветового поля в области дифракциифраунгофера для второго транспаранта; на фиг.б - распределение интенсивности света в картине виэуализированного поля скоростей. Для измерения скоростей потока частиц сначала осуществляют Фотогра Фически или голографически многократную регистрацию изображения на разнесенные участки транспаранта. На фиг.1 показан пример оптической схемы для фотографической регистрации такого изображенияСвет от источника 1 освещает движущийся поток частиц 2, изображение которых с помощью объектива 3 проецируется с помощью фотозатвора 4 на транспарант 5. В качестве трайспаранта можно использовать, например, фотопленку, фотопластинку или управляемый оптический транспа)рант. На фиг. 2 представлена структура транспаранта 5, полученного в результате двухэкспоэиционной регистрации. На участке б расположено изображение частиц при первой экспозиции, на участке 7 - при второй. Участки б и 7 транспаранта разнесены на расстояние с . В результате освещения такого транспаранта 5 (фиг.З) когерентным светом 8 от лазерного источника (не показанного), в плоскости выходного зрачка аплакатического объектива 9 образуется картина дифракции фраунгофера транспаранта 5, которая регистрируется на второй транспарант 10, Освещая транспарант 10 когерент- ным светом 11 (фиг.4), в общем случае от другого источника (не показанного), в оптической системе 12 в плоскости выходного зрачка 13 получают снова картину дифракции Фраунгофера.Полученное в плоскости выходного зрачка 13 световое поле по существу представляет собой визуализированное распределение частиц по скоростям.На фиг.5 схематически показана структура этого светового поля,Информационным является участок 14,расположенный на расстоянии. с) от оптической оси.При этом отсчет скорости производится от точки О. Если поток движется вправо,то он находится за точкой 0,(фиг.5) если1012139 г.2 Составитель Ю,Власовор 4,Товтин Техред К.Мыцьо Корректор Фере Заказ 2751/5 ВНИИПИ11303 лиал ППП Патентф, г ужгород, .у ектная,налево,то до точки О.Измеряя распределение интейсивности света в направлении оси Х (фиг.б определяют 4 Тираж 871Государственного коми о делам изобретений.иМосква, Ж, Раушска по величине, положению и форме пиковвеличину и распределение потока частиц по скоростям. Подписноета СССРкрытийнаб д, 4/5