Интерференционный расходомер

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ972219 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 161) Лополнительное к авт. свид-ву -(22) Заявлено 04.04.80 12) 2905171/18-10 1) М. Кл. рисоединением заявки Гесударственнмк камите СССР7,11.82. Бюллетень41ания описания 17.11.82 делам нзвбретеии крмтии 2 Авторь Рокосов А. Рокос (ЧССР) и Л. изобретен и Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений -: - 71) Заявител ИОННЫИ РАСХОДОМ(54) ИНТЕРФЕ к прибо ано для потоков строе- змере- есконетение относитсжет быть испольодов прозрачныметодом.тны оптическиеорости и расхода Изобр нию и мо ния расх тактным Извес рения ск ков 1. При н потока п точность не всегдиборыпрозрач еравномернои скорости и плотности о сечению измерительного канала измерения известными приборами а бывает удовлетворительна. Наиболее близок к предлагаемому расходомер для прозрачных потоков, позволяющий измерять непосредственно расход вещества при любом распределении скорости и плотности по сечению и содержащий ис точник линейно поляризованного излучения, полупрозрачное зеркало и два непрозрачных зеркала, образующих кольцевой интерферометр, измерительный канал прямоугольного сечения, расположенный на пути лучей кольцевого интерферометра, и приемное устройство, выполненное в виде последовательно расположенных четвертьволновой фазовой пластинки, анализатора, фотоприемника, усилителя и регистратора 12. Известное устройство имеет недостаточную точность, вызванную искажениями состояния поляризации лучей на зеркалах и на иллюминаторах измерительного канала, а также низким отношением сигнал/шум из-за отсутствия модуляции лучей кольцевого интерферометра.Цель изобретения - повышение точности иЗмерения расхода.Поставленная цель достигается тем, что в интерференционном расходомере, содержащем источник линейно поляризованного излучения, полупрозрачное зеркало и два непрозрачных зеркала, образующих кольцевой интерферометр, измерительный канал прямоугольного сечения, расположенный на пути лучей кольцевого интерферометра, и приемное устройство, выполненное в виде последовательно расположенных четвертьволновой фазовой пластинки, анализатора, фотоприемника, усилителя и регистратора, перед кольцевым интерферометром расположены электрооптический модулирующий кристалл и вторая четвертьволновая фазовая пластинка, азимут оптической оси которой равен 45, между непрозрачными зеркалами кольцевого интерферометра последовательнорасположены кварцевые оптические активные пластинки, между которыми помещена третья фазовая пластинка с азимутом оптической оси равным 45, при этом измерительный канал расположен симметрично относительно плоскости полупрозрачного зеркала кольцевого интерферометра.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - ориентация оптических осей анизотропных элементов.Интерференционный расходомер содержит источник 1 линейно поляризованного излучения, одно полупрозрачное зеркало 2 и два непрозрачных зеркала 3 и 4, образующие кольцевой интерферометр, измерительный канал 5 прямоугольного сечения, электрооптический модулирующий кристалл 6, кварцевые четвертьволновые фазовые пластинки 7 - 9, кварцевые оптически активные пластинки 10 и 11, поворачивающие плоскость поляризации проходящих лучей на угол равный 45, анализатор 12, фотоприемник 13, усилитель 14, настроенный на частоту модуляции, и регистратор 15.Расходомер работает следующим образом.При отсутствии напряжения на электро- оптическом кристалле 6 в интерферометр входит линейно поляризованный луч, который полупрозрачным зеркалом 2 делится на два луча. Благодаря кварцевым пластинкам 10, 8, 11 на выходе появляются два циркулярно поляризованных луча с противоположным направлением вращения электрических векторов из-за нечетного количества зеркал в кольцевом интерферометре, При подключении модулирующего на пряжения на кристалл 6 в интерферометр входит благодаря четвертьволновой пластинке 7 линейно поляризованный луч с модулированным азимутом, а на выходе имеют место два эллиптически поляризованных луча с одинаковым азимутом оси эллипса равным 0 с одинаковой эллиптичностью и противоположным направлением вращения электрических векторов. В результате интерференции этих лучей образуется линейно поляризованный луч, волновая функция которого имеет вид: где А-амплитуда излучения источника;Е =Ео зп Л. 1 - модулированный угол поворотаплоскости оляризации после четвертьволновой пластки 7;6 - фазовое смещение, возникающее при каждом прохождении луча сквозь измерительный канал;Ь-фазовое смещение между ортогональными составляющими луча, который проходит по час 05 (45+Я) з 1 П (45 +26 - ) е=А п (4 Бе) соя(дБфгь -Ы 2/5 0 5 20 25 30 35 40 45 50 55 совой стрелке, вызванное отражением от полупрозрачного зеркала 2.Суммарный линейно поляризованный луч после прохождения сквозь четвертьволновую пластинку 9 становится эллиптически поляризованным с азимутом большой оси эллипса 0. Интенсивность луча после анализатора 12 равнаФГ1 -1 - зи 2 ч аи (45 -Ь) -- 8- 5)п (2 ео Бп 21) ) Бл(46 ь) - Б 1 игт 11, где Ч - отклонение анализатора от начального азимута (45).На выходе усилителя 14, настроенного а частоту модуляции Я (или на другую нечетную гармонику), сигнал равен нулю при повороте анализатора на угол ч = 28 - -ф-. Угол , который пропорционален расходу, регистрируется устройством 5. Измеряемая разность фаз Б связана с расходом б вещества уравнением4 я. Кбасс 1 дгде а - сторона прямоугольного сечения измерительного канала, которая перпендикулярна лучам;г- угол между лучом и осью канала; К= 1 - удельная рефракция измеряемоговещества, которая практически не зависит от давления и температуры и остается постоянной при конденсации газа в жидкость.Влияние искажений состояния поляризации лучей на зеркалах и при прохождении сквозь иллюминаторы измерительного канала исключено благодаря симметричному расположению канала относительно полупрозрачного зеркала, а также благодаря кварцевым оптически активным пластинкам 10 и 11, которые меняют местами ортогональные составляющие лучей, поляризованных в плоскости падения и в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. Разность фаз Ь между составляющими лучом, который проходит в интерферометре по часовой стрелке и дважды отражается от полупрозрачного зеркала 2, приводит благодаря действию пластинок 10 и 11 к фазовому смещению между интерферирующими лучами, которое компенсируется поворотом анализатора 12 на угол в , - до начала изЬмерений. На точность измерений и на пороговую чувствительность не влияет нестабильность рабочей точки модулирующего электрооптического кристалла 6 благодаря тому, что измеряемая и модулирующая величины не суммируются, а перемножаются. Предлагаемый расходомер позволяет измерять расход потоков при неравномерном распределении скоростей и плотности потока по сечению потока и может найти применение при измерении прозрачных потоков в криогенной технике, химической промышлен972219 г. Составитель Н. Аехред И. Верес ираж 673 ева орректор Н. Буряодписное актор,Л. Пчелинсказ 7877/26ВНИИПИпо113035, МФилиал ППП СССР тий б., д. 4/5 Проектная,Государ лам из ква, Ж Патент го комитет й и откр ы аушская нагород, ул. ственн обрете- 35,г. У ности, при исследовании плазменных потоков и т.д.формула изобретения1. Интерференционныи расходомер, содержащий источник линейно поляризованного излучения, полупрозрачное зеркало и два непрозрачных зеркала, образующих кольцевой интерферометр, измерительный канал прямоугольного сечения, расположенный на пути лучей кольцевого интерферометра, и приемное устройство, выполненное в виде последовательно расположенных четверть- волновой фазовой пластинки, анализатора, фотоприемника, усилителя и регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед колцьцевым интерферометром расположены электрооптический модулирующий кристалл и вторая четвертьволновая фазовая пластинка, азимут оптической оси которой равен 45, между непрозрачными зеркалами кольцевого интерферометра последовательно расположены кварцевые оптически активные пластинки, между которыми помещена третья фазовая пластинка с азимутом оптической оси равным 45.2. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что измерительный канал расположен симметрично относительно плоскости полупрозрачного зеркала кольцевого интерферометра. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе