Устройство для измерения скорости

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬС авт, свид-ву 61) Дополнительное 22)Заявлено 13,08 1954652/18-10(51)М. Кд 601 Р 3/3 присоединением заявки М23) Приоритет Гкудерстееинье иввпет ссср аа делам изобретений и открытий) Авторы изобретен Г. Василенко и Ю, Н. Иубнищев автоматики и электрометрии Си ЛН СССР Заявитель исти го отделения 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИ РОС о Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании параметров турбулентных потоков, например жидкостей,Известное устройство для измерения скорости содержит источник когерентного излучения (лазер), оптическую часть, фотоприемник и электронно-измерительный блок, Оптическая часть содержит последовательно установленные экранируюшую диафрагму, фокусируюший: объектив, диафрагмы, выделяющие сигнальные пучки, зеркало, полупрозрачную пластину и фоториемник с полевой диафрагмой. При таком устройстве невозможно одновременное измерение ортогональных составляющих вектора скорости, низка светосила, а также невозможно определение знака составляющей вектора скорости.С целью одновременного измерения модуля и знака двух ортогональных компонент скорости и повышения точн - стн предлагаемое устройство дополнительно содержит установленные последо 11,79. Бюллетень М 41 вательно приемный объектив и плоскоезеркало, между которыми размещен модулятор, и перед фокусируюшим объективом в ортогональных плоскостях установлены фотоприемники.5На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство; на фиг, 2. - векторная схемараспространения лучей,Оптическая часть устройства содер Ожит лазер 1, фокусируюший объектив 2и приемный объектив 3, Задняя фокальная плоскость объектива 2 и передняяфокальная плоскость объектива 3 совмещены, За объективом 3 расположены т 5однополосный частотный модулятор 4,выполненный в виде вращающейся электрооптической четвертьволновой пластинки, через который проходит только прямой пучок, и зеркало 5, установленноеперпендикулярно падающему пучку. Двафотоприемника 6 и 7 с полевыми диафрагмами 8 и 9 расположены в двухльных плоскостях между лафокусирующим обьективом. Вы 50813ходы фотоприемников соединены сэлектронным блоком 10 измерения частоты.Устройство работает следующим образом.5Излучение лазера с частотой Оэ фокусируется в исследуемую область. Частота рассеянного под некоторым угломсвета с учетом допплеровского сдвига(см, фиг, 2) равна 1 О1 -Ф -вОЭ 0.1 +Ч(К -К 1где Ч - вектор скорости;- волновой вектор рассеянного1пучка; 15К - волновой вектор падаюшегойпучка,Прямой и рассеянный пучки после прохождения объектива 3 отражаются зеркалом 5. При этом меняются направления 2 Оволновых векторов, При отражении волновые векторы удобно рассматривать ввиде суммы компонент по ортогональнымосям Х и 1К -У + 25м 81 хТогда (1) в общем виде можно записатькакщ:ш м 11 кк,- к)к -к ф 1ЗОПосле отражения компонента по оси Уменяет знак и (2) принимает видщ=в +як,-к)-Я ,-к,1(з)35Вектор К после отражения принимает84фнаправление, вектора К 1.Прямой пучок до и после отраженияпроходит частотный модулятор и приобретает частотный сдвиг дкк., Объективом 3 отраженные пучки фокусируют-,ся в исследуемую область, Частота рассеянного от отраженного падающего пучка света равнащ)дкв 45ш:ки +дибич М -К 1+ Поскольку объектив 3 является оборачи 5 Оваюшей системой, волновые векторы 8 Ои К пространственно совмещаются ипосле выделения их полевой диафраг 51мой попадают на фотоприемник, фото 56приемник выделяет разностную частоту рассеянных пучковИэ (4) следует, что разностная частота, выделяемая фотоприемником, пропорцио.нальна проекции векто"1 а скорости наразностный вектор М - К2 ЧШ =да+ЭМа=ДМ 1+ТЧХ (5)хДля измерения второй ортогональной компоненты вектора скорости помешаютвторой фотоприемник с полевой диафрагмой в ортогональную плоскость и он выделяет разностную частоту рассеянных пучков в этой плоскости2 Ч1 и, =дц+Б 1 П 1 Ъ"-дю+Ъ 2 чъ (6)где у 0 коэффици нть учи "а "ирасстояние от полевой диафрагмы до оптической оси,Уголопределяется аналогично углу с, в плоскости М 7 .Вследствие двойного рассеяния пада- ющего и отраженного пучков устройство вдвое светосильнее известных. Наличие частотного сдвига АЮ позволяет измерить модуль и знак ортогональных компонент скорости;Изменяя расстояния от полевых диафграм до оптической оси, можно плавно. в широких пределах изменять коэффициенты , что позволяет расширить диапазон измеряемых скоростей и настроить, ся наопределенный. размер рассеивателей.формула изобретенияУстройство для измерения скорости, содержащее лазер, фокусируюший объектив, фотоприемник и электронный блок измерения допплеровсюй частоты, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью одновременного измерения модуля изнака двух ортогональных компонент сюрости и повышения точности, оно дополнительно содержит установленные последовательно приемный объектив и плосюе зеркало, между юторыми размещен модулятор, при.этом перед фокусируюшим объективом в ортогональных плоскостях установлены фотоприемники.Подписнокомитета СССРоткрытийушская наб., д, 4 1 Тираж 1073 ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Р иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Составитель Ю. ХарламовКолодцова Техред М. Келемещ КорректорО. Ковинска