Лазерно-допплеровский измеритель скорости

Лазерно-допплеровский измеритель скорости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В.л чес» ал

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П р>701259

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 10.08,77 (21) 2515771/18-10 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 231080,Бюллетень Йо 39

Дата опубликования описания (53)M. Кл 3

G 01 P 3/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 5 32 . 5 74 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г.И. Апонин, A.À. Бесшапошников, О.Б. Брагина и Д.М. Кулаков (71) Заявитель (54 ) ЛАЗЕРНО-ДОППЛЕРОВСКИИ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ!

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении скоростей различных потоков, в частности открытых газовых струй или потоков в каналах, 5 трубах.

Известны лазерно-допплеровские измерители скорости с выделением сигнала допплеровской частоты на нагрузке фотоэлектрического умножителя 1О и дальнейшей его обработкой, например, с помощью перестраиваемого частотного фильтра с регистрацией на ленте самописца P1) .

Известен лазерно-допплеровский 15 измеритель скорости, в котором сигнал от фотоэлектронного умножителя поступает на устройство выделения и регистрации допплвровской частоты рассеянного излучения, содержащее 2р управляемый полосовой фильтр, пороговый усилитель, формирователь пачек импульсного сигнала и цифровой, частотомер, управляемый стробирующими импульсами длительности пачек, на 25 котором получаются текущие и средние значения скорости . Измеритель имеет также аналоговый выход, уровень сигнала которого пропорционален текущему значению скорости 21 . Зр

Однако. известные измерители скорости имеют невысокую чувствительность выделения сигнала.

Целью изобретения является повышение чувствительности лазерно-допплеровского измерителя скорости путем регистрации мгновенных скоростей отдельных рассеивающих лазерное излучение частиц потока.

Поставленная задача достигается тем, что н лазерно-допплеровском измерителе скорости устройство выделения и регистрации допплеровской частоты рассеянного излучения выполнено в виде многокаскадного электроннооптического преобразователя, блока выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки, фоторегистратора для фотографирования растра с выходнбго экрана многокаскадного электронно-оптического преобразователя, блока формирования разрешающих импульсов времени записи растра, импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора.

Причем многокаскадный электронно-оптический преобразователь соединен но входу через дополнительный све701259 тоделитель с фотоэлектронным умножителем, с выходом которого соединен блок выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, вход блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки соединен с блоком выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, а выходы подключены к затворным и горизонтальным отклоняющим пластинам многокаскадного электронно-оптического преобразователя, выход разрешающих импульсов времени записи растра блока формирования импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора подключен к разрешающему входу бло- 15 ка формирования переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, выход импульсов вертикальной развертки соединен с блока формирования переднего фронта огибающей доп- 2О плеровских сигналов, выход импульсов вертикальной развертки соединен с вертикально отклоняющими пластинами многокаскадного электронно-оптического преобразователя, а выход импульсов запуска фоторегистратора подключен к затвору фоторегистратора.

На фиг. 1 представлена блок-схема лазерно-допплеровского измерителя скорости, на фиг. 2 — временная диаграмма, на фиг. 3 — растровая запись допплеровских сигналов .

Лазерно-допплеровский измеритель скорости содержит лазер 1, светоделитель 2, передающую линзу 3, приемную 4 линзу с диафрагмой, дополнительный светоделитель 5, фотоэлектронный умножитель б, многокаскадный элект— ронно-оптический преобразователь 7, блок 8 формирования переднего фрон- 4() та огибающей допплеровских сигналов, блок 9 формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки, блок 10 формирования импульсов времени записи растра, вертикальной развертки и импульсов фоторегистратора, фоторегистратор 11.

Изме ритель работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с помощью све- 5р тоделителя. 2 делится на два лазер,ных луча одинаковой интенсивности, которые передающей линзой 3 фокусируются в исследуемый поток . Лазерное излучение, рассеянное на микрочастицах, естественно присутствующих или искусственно введенных в исследуемый поток при их пролете через область пересечения двух сфакусированных лазерных лучей, собирается приемной линзой 4 и через дополнитель- 60 ный светоделитель 5 одновременно подается на фотокатоды многокаскадного ,электронно-оптического преобразователя 7 и фотоэлектронного умножителя б.

Временная диаграмма, поясняющая суть работы лазерно-допплеровского измерителя скорости, и растровая запись допплеровских сигналов на выходном экране многокаскадного электронно-оптического преобразователя приведены на фиг. 2 и 3.

Сигнал с выхода фотоэлектронного умножителя (фиг. 2а) поступает на вход блока 8. При срабатывании блока 10 вырабатывается импульс запуска фоторегистратора 11 (фиг. 2б) и задержанный на время срабатывания затвора фоторегистратора разрешающий импульс (фиг. 2B), который посту-— пает на блок 8 и разрешает прохождение сформированных импульсов огибающей допплеровских сигналов с крутым передним фронтом (фиг . 2г) на .запуск блока 9 . С выхода блока 9 затворные импульсы (фиг . 2д) поступают на затворные пластины многокаскадного электронно-оптического преобразователя 7, а импульсы горизонтальной развертки (фиг. 2е) поступают на горизонтально отклоняющие пластины многокаскадного электронно-оптического преобразователя 7.

С выхода блока 10 на вертикально отклоняющие пластины многокаскадного электронно-оптического преобразователя 7 поступают импульсы вертикальной развертки (фиг . 2ж) .

На выходном экране многокаскацного электронно-оптического преобразователя регистрируются во времени мгновенные скорости исследуемого потока в виде растра (фиг. 3) с яркостной модуляцией отдельных строк растра, причем частота модуляции отдельных строк растра соответствует допплеровским частотам от отдельных рассеивающих частиц, пролетающих измеряемый объем. Фоторегистратор 11 фотографирует растр с выходного экрана многокаскадного электронно-оптического преобразователя.

Формула изобретения

Лазерно-допплеровский измеритель скорости, содержащий лазер, светоделитель, передающую линзу, приемную линзу с диафрагмой, фотоэлектронный умножитель и устройство выделения и регистрации допплероской частоты рассеянного излучения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем регистрации .мгновенных скоростей отдельных рассеивающих лазерное излучение частиц потока, устройство выделения и регистрации допплеровс,кой частоты рассеянного излучения выполнено в виде многокаскадного электронно-оптического преобразователя, блока выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигна701259 лов, блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки, фоторегистратора для фотографирования растра с выходного экрана многокаскадного электронно-оптического преобразователя, блока формирования разрешающих импульсов времени записи растра, импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора, причем многокаскадный электронно-оптический преобразователь соединен по входу через дополнительный светоделитель с фотоэлектронным умножителем, с выходом которого соединен блок выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, вход блока формирования затворных импульсов и горизонтальной развертки соединен с блоком выделения переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, а выходы подключены к затворным и горизонтально отклоняющим пластинам многокаскадного электронно-оптического преобразователя, выход разрешающих импульсов времени записи раст-. ра блока формирования импульсов вертикальной развертки и импульсов запуска фоторегистратора подключен к разрешающему входу блока формирования переднего фронта огибающей допплеровских сигналов, выход импульсов вертикальной развертки соединен с вертикально отклоняющими пластинами многокаскадного электронно-оптического преобразователя, а выход импульсов запуска фоторегистратора подключен. к затвору фоторегистратора.

Источники информации, 15 принятые во внимание при экспертизе

1. Труды Московского энергетического института, сер. "Физика", 1972, с. 57-74.

2. Прикладная механика и техничес;щ кая физика, 9 11, 1973, с. 110-120 (прототип) . р .

701259

Составитель Ю. Власов

Техред И. Асталош Корректор Ю. Макаренко

Редактор Е. Месропова

Филиал ППП "Патент ", г . Ужгород, ул . Проектная, 4

Заказ 7823/73 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5