Лазерный доплеровский анемометр

(5)5 О 01 Р 5/00 ПИС ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский энергетический институт(54) ЛАЗЕРНЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ АНЕМОМЕТР(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляисследования потоков жидкостей и газов.Целью изобретения является повышение точности. Излучение источника 1 с помощьюустройства 2 ввода вводится в передающийсветовод 3 круглого сечения с симметричным распределением показателя преломления. Затем излучение коллимируетсялинзой 4. проходит через согласующую линзу 5 и поступает на поляризационно-селективный амплитудный делитель 6. Последеления появляются два пучка, фокусируемые линзой 7 в исследуемую точку потока, вкоторой образуется интерференционная ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР картина, Рассеянный на движущихся в потоке частицах свет собирается объективом 8 на входном торце световода 9 и поступает на фотоприемник 10, сигнал с которого направляется на электронный процессор 11, выделяющий доплеровский сигнал, В процессе работы анемометра иэ-эа флуктуаций температуры и неконтролируемых механических напряжений в световоде 3 изменяется состояние поляризации излучения, поступающего на поляризационно-селективный делитель 6, При этом соотношение между интенсивностями формируемых делителем зондирующих пучков изменяется, что приводит к изменению видности интерференционной картины; Для устранения этого состояние поляризации излучения, поступившего на делитель 6, контролируется с помощью детектора 12. Изменение состояния поляризации преобразуется им в электрический сигнал, поступающий на вход логического устройства 13, которое вырабатывает сигнал для блока 14 коррекции, который воздействует на световод 3 до тех пор, пока поляризация света на входе делителя не вернется к оптимальному значению.1 з.п, ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования скорости потоков жидкости и газов,Целью изобретения является увеличение точности измерений.На фиг, 1 представлена схема лазерного доплеровского анемометра; на фиг. 2 показана схема осуществления оптическойсвязи между поляризационно-селективнымамплитудным делителем и детектором состояния поляризации; на фиг. 3 - примервыполнения блока корекции поляризации.Лазерный доплеровский анемометр, (фиг. 1) содержит источник 1 когерентногоизлучения, в качестве которого может быть,использован газовый лазер, устройство 2ввода лазерного излучения в передающийволоконный световод. 3, измерительныйзонд, в состав которого входит коллимирующая линза 4, согласующая линза 5, поляризационно-селективный амплитудныйделитель 6, фокусирующая линза 7, приемный объектив 8, приемный многомодовыйсветовод 9, В состав анемометра входят также фотоприемник 10, процессор 11 доплеровского сигнала, детектор 12 состоянияполяризации, логическое устройство 13 иблок 14 коррекции поляризации. Световод3 выполнен с круглым сечением и с осесимметричньм распределением показателяпреломления,Устройство детектора 12 поясняет фиг,2. Сформированные делителем 6 зондирующие пучки 15 и 16 частично отражаются отповерхности фокусирующей линзы 7 и поступают на детектор, выполненный в видедвух фотоприемников 17 и 18, Сигналы фотоприемников 17 и 18, пропорциональныеинтенсивностям зондирующих пучков 15 и16, поступают на вход логического устройства 13, выполненного в виде схемы вычитания амплитуд сигналов, Электрическийсигнал с выхода логического устройства 13,пропорциональный разности интенсивностей зондирующих пучков, поступает навход блока 14 коррекции поляризации,Блок 14 (фиг. 3) может быть выполнен ввиде сервопривода 19, расположенного наосновании 22 и механически связанного спередающим световодом 3, который образует витки 20 и 21 и жестко прикреплен коснованию 22 в точках 23 - 25, Сервоприводсодержит штангу 26, систему переключателей 27, 28 и рукоятку 29.Анемометр работает следующим образом,Излучение источника 1 с помощью устройства 22 ввода вводится в передающийсветовод 3. Пройдя через световод 3, излучение коллимируется линзой 4 и, пройдя20 25 30 35 40 45 50 10 15 через линзу 5, служащую для согласования перетяжек зондирующих пучков с измерительной областью; поступает на делитель 6 пучка, формирующий два пучка, которые затем сводятся с помощью линзы 7, образуя при пересечении измерительную область. В измерительной области образуется интерференционная картина, видность которой зависит от соотношения интенсивностей зондирующих пучков и максимальна, когда эти интенсивности равны. Свет, рассея нный на частице потока при пересечении ею интерференционной картины в измерительной области, собирается с помощью объектива 8 на входном торце приемного световода 9 и поступает на фотоприемник 10, Сигнал фотоприемника 10 поступает на электронный процессор 11, выделяющий доплеровский сигнал,В процессе работь 1 анемометра из-зафлуктуаций температуры и неконтролируемых механических напряжений в световоде изменяется состояние поляризаций излучения, поступающего на делитель 6, Поскольку делитель б является поляризационно-селективным, то при изменении поляризации падающего на него излучения изменяется соотношение между интенсивностями формируемых делителем зондирующих пучков, а следовательно, уменьшается видность интерференционной картины в измерительной области (этим свойством обладает большинство схем деления пучка, в частности все делители, содержащие полупрозрачный слой, неперпендикулярный к падающему пучку), Для устранения этого эффекта состояние поляризации излучения, поступившего в делитель 6, контролируется с помощью детектора 12. Изменение состояния поляризации преобразуется им в электрический сигнал, поступающий на вход логического устройства 13, которое вырабатывает сигнал для блока 14 коррекции, Блок 14 коррекции механически воздействует на световод 3 до тех пор, пока поляризация света на входе делителя не вернется к оптимальному значению,При этом для варианта, представленного на фиг, 3, при работе сервопривода штанга 26, перемещаясь, поворачивает виток 21 относительно оси, проходящей через гочки 24 и 26, Иэ-за появления в световоде 3 механических напряжений и наведенного ими двойного лучепреломления происходит изменение состояния поляризации излучения, распространяющегося по световоду до тех пор, пока интенсивности зондирующих пучков не станут равными, При этом видность интерференционной картины в измеритель 1652919ной области достигает максимального значения, что обеспечивает максимальное отношение сигнала к шуму на выходе электронного процессора доплеровского сигнала, 5В блоке 14 предусмотрена система переключателей для изменения направления движения штанги 26 при достижении ею крайнего положения, а также предварительная ручная установка поляризации иэлуче , ния, которая осуществляется поворотом витка 20 с помощью рукоятки 29 вокруг оси, проходящей через точки закрепления световодов 23 и 24.15Формула изобретения1. Лазерный доплеровский анемометр, содержащий последовательно установленные и оптически согласованные источник когерентного излучения, устройство ввода 20 излучения, передающий волоконный световод круглого сечения, коллимирующую линзу, пол яризационно-селективный амплитудный делитель, фокусирующую линзу, приемный объектив, приемный све уовод и фотоприемник, подключенный выходом к процессору, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно содержит детектор состояния поляризации, логическое устройство и блок коррекции состояния поляризации, при этом вход детектора состояния поляризации связан с выходом поляризационно-селективного амплитудного делителя, а выход - через логическое устройство с управляющим входом блока корекции состояния поляризации, причем передающий волоконный световод выполнен с осесимметричным распределением показателя преломления.2,Анемометрпоп.1, отличающий с я тем, что детектор состояния поляризации выполнен в виде двух фотоприемников, оптически согласованных с поверхностью фокусирующей линзы, логическое устройство - в виде схемы вычитания, а блок коррекции состояния поляризации - в виде сервопривода,механически связанного с передающим волоконным световодом.16529192.Составитель Ю, Власов Редактор А. Маковская Техред М.Моргенталектор В, Гирняк Заказ 1770 Тираж 351 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1