Измерение скорости текучих сред, например воздушных потоков, измерение скорости твердых тел, например судов, самолетов и т.п., относительно текучей среды: .путем измерения непосредственного воздействия потока текучей среды на свойства, обнаруживаемые оптической волной – G01P 5/26

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет исследовать кинематические характеристики гидропотоков. Способ, основанный на совместном использовании лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА) и цифровой трассерной визуализации (PIV), включает установку CCD камер под углом, вычисленным с помощью корректирующего модуля пробоотбора взвеси калибровочных частиц, определение временного интервала между сериями изображений, фиксирование и запись изображений засеянных частиц и статистическое условное осреднение мгновенных полей скорости, при этом внесение корректировок в параметры пороговой чувствительности CCD камер осуществляют в продолжение исследований при уменьшении регистрируемых событий на 10% или более, либо через каждые 3 часа. Устройство включает ЛДА, процессор обработки доплеровских сигналов, две CCD камеры, две оптические призмы, процессор обработки изображений, персональный компьютер и корректирующий модуль пробоотбора взвеси калибровочных частиц, содержащий цилиндрическую кювету для размещения образца рабочей жидкости, лазерный излучатель, шесть или более фотоприемников, установленных вокруг цилиндрической кюветы. Изобретение способствует повышению эффективности проведения измерений характеристик нестационарного гидропотока за счет адаптивного учета изменения оптических свойств исследуемой среды и тем самым повышению эффективности использования измерительного оборудования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет исследовать потоки жидкости и газа. Изобретение основано на совместном использовании ЛДА и PIV. Устройство включает импульсный лазер с энергией импульса не менее 120 мДж, частотой срабатывания не менее 16 Гц, две CCD камеры с частотным разрешением от 8 до 16 Гц, расположенные под углом 30÷120° друг к другу и под углом 15÷60° к оси канала за ротором, оптические призмы, процессор обработки изображений, лазерный анемометр с оптическим зондом, выполненный на аргоновом лазере и процессоре обработки доплеровских сигналов, и персональный компьютер. Способ включает проведение измерений с помощью ЛДА в двух и более точках нестационарного вихревого потока за ротором ветро- или гидроагрегата для определения временного интервала, освещение потока лазерным ножом, фиксирование изображений засеянных частиц двумя CCD камерами и запись через заданный временной интервал, статистическое осреднение мгновенных полей скорости для n=2÷16 моментов времени внутри полного периода пульсаций вихревой структуры Т выборкой полей скорости, полученных с временной задержкой t=0, T, 2Т, и (m-1)T, где m - число измерений мгновенных полей скорости для статистического осреднения. Технический результат - существенное уменьшение случайной ошибки измерения и практически полное устранение систематической ошибки, связанной с нестационарными изменениями структуры потока. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в прикладной метеорологии для оперативного дистанционного измерения скорости и направления ветра. Атмосферу облучают сканирующим в горизонтальной плоскости импульсным лазерным пучком в моменты времени t₁ и t₂=t₁+ t, при этом t много больше времени сканирования лазерным пучком исследуемой пространственной области. Во время сканирования приемник «открывают» для регистрации сигналов обратного рассеяния от атмосферного аэрозоля только в определенные моменты времени, соответствующие приходу сигналов N радиальных измерительных баз, количество которых выбирают, исходя из требуемой точности определения направления ветра. Полученные распределения используют для измерения размера атмосферных неоднородностей вдоль каждой измерительной базы. Направление ветра определяют как направление измерительной базы, для которой размеры атмосферных неоднородностей наименее отличаются в моменты времени t₁ и t₂, а модуль скорости ветра определяют согласно выражению: ,

где _m - пространственный сдвиг атмосферных неоднородностей вдоль направления ветра. Изобретение позволяет уменьшить объем сигнальной информации, который необходимо использовать для определения скорости и направления ветра. 6 ил.

Изобретение относится к измерениям турбулентностей атмосферы с помощью лидарной системы, в частности на борту летательных аппаратов. В направлении интересующей области пространства посылают расширенный импульсный лазерный луч (12) с заданной длиной волны и принимают обратно рассеянный свет из интересующей области пространства, причем в первый момент времени t1 и во второй момент времени t2 после посылки лазерного импульса (L) измеряют распределение интенсивности в поперечном сечении потока обратно рассеянного света и на основании сравнения двух распределений интенсивности определяют турбулентность атмосферы в поле измерений, определяемом моментами времени t1 и t2. При этом с помощью камер (21, 22) получают снимки спекл-картин. Блок (30) обработки данных устанавливает взаимную корреляцию снимков для визуализации турбулентности и отображения ее на мониторе (35). Изобретение позволяет обнаруживать неоднородности и движения воздуха на большой площади. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ заключается в том, что атмосферу зондируют двумя импульсными лазерными пучками, распространяющимися с малым, до 10 градусов, угловым расстоянием между ними, а затем регистрируют сигналы от рассеивающих объемов аэрозольных неоднородностей. Облучение атмосферы осуществляют лазерными импульсами с длительностью , определяемой минимальным расстоянием d_min между рассеивающими объемами в атмосфере и скоростью света С. Количество рассеивающих объемов n>2 выбирают исходя из требуемой угловой точности определения направления ветра. Затем определяют минимальные значения взаимно-структурных функций S_1,i( )= [U₁(t)-U_i(t+ )]² между сигналом U₁(t) от рассеивающего объема 1 первого пучка и сигналами U_i(t), i=2 n от рассеивающих объемов 2 i n второго пучка. За направление ветра принимают направление между рассеивающим объемом 1 и рассеивающим объемом с наименьшим минимальным значением взаимно-структурной функции. Величину и знак скорости ветра определяют по временному положению минимума взаимно-структурной функции сигналов для этих рассеивающих объемов и по расстоянию между этими объемами. Технический результат заключается в повышении точности оперативных дистанционных определений скорости и направления ветра. 2 ил., 2 табл.

Изобретение предназначено для измерения скорости жидкости, содержащей частицы. Лазерный велосиметр включает в себя зонд для погружения в жидкость, имеющий открытую область 70 для прохождения через нее жидкости. Зонд включает в себя осветительную систему (81, 82), направляющую пару световых лучей, разделенных зазором, через открытую область 70, и систему сбора света, рассеянного вперед частицами в жидкости. Система сбора имеет общую оптическую ось с осветительной системой и содержит систему фокусировки 86 и отражательный элемент в виде вогнутого зеркала 88 с матированием 90. С зондом посредством кабеля, объединяющего оптические волокна 100, 102 и 96, 98, соединен электрооптический блок, обеспечивающий свет для осветительной системы, получение света, собранного системой сбора, измерение времени между колебаниями рассеянного вперед света, созданными частицами, проходящими через пару световых лучей, и вычисление скорости жидкости, основываясь на времени и расстоянии зазора. Изобретение обеспечивает возможность измерения скорости жидкости с различным профилем потока в трубах разного диаметра, легко устанавливается на больших трубопроводах. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к лазерным двухточечным оптическим расходомерам и предназначено для использования преимущественно при транспортировке природного газа. Два светопровода (33, 34) от лазерного источника подают свет в виде двух отдельных лучей сквозь окно (19) в стенке трубопровода. Телецентрическая оптическая система (28) фокусирует лучи на две фокальные точки, расположенные вдоль оси трубопровода и отстоящие друг от друга на известное расстояние. Свет, который рассеивается частицами, переносимыми в потоке флюида, через апертуру (27) позади второго окна (20) в стенке трубопровода пропускается в два светопровода (49, 50) и фокусируется на поверхности фотодетектора. Непрозрачное затенение (44) блокирует нерассеянные лучи (23, 24) излучаемого света. Путем измерения времени задержки между детектируемыми сигналами с помощью электронного средства обработки данных определяют скорость (расход) флюида. Изобретение повышает чувствительность измерения в условиях потоков, загрязненных частицами малого размера, а также позволяет определять форму и размер рассеивающих частиц, переносимых потоком. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение предназначено для определения скорости смеси газообразных и жидких составляющих, преимущественно текущего в паропроводе малого диаметра пара, смешанного с жидкой фазой в виде капель воды разных размеров. В процессе измерения через многофазную текучую среду посредством прозрачных участков трубы от осветительного устройства (светодиод, п/п лазер) направляют два коллимированных пучка света, которые разнесены в направлении потока на предварительно определенное расстояние. Обнаруживают рассеянный, отклоненный и ослабленный свет с помощью двух фотодетекторов, связанных с двумя коллимированными пучками для создания двух сигналов. Вычисляют взаимно корреляционную функцию между двумя сигналами для определения задержки по времени между сигналами; и вычисляют среднюю скорость многофазной текучей среды как отношение предварительно определенного расстояния к задержке по времени. В варианте осуществления через текучую среду направляют пару плоских пучков света. Изобретение повышает точность измерения средней и локальной скорости паровой среды, обеспечивает возможность определения качества пара. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в стабилизаторах скорости движения различных подводных объектов (ПО). Сущность изобретения заключается в том, что на две волоконные катушки волоконно-оптического интерферометра (ВОИ) направляется гармоническая звуковая волна, частота которой подбирается таким образом, чтобы для данного значения скорости движения ПО звуковая волна приходила на них в одной фазе. Тогда выходной сигнал ВОИ будет равен нулю. Техническим результатом является получение на выходе устройства выходного сигнала, пропорционального величине отклонения скорости движения ПО от заданного значения, направляемого на регулятор скорости движения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости и расхода различных жидкостей, в том числе оптически непрозрачных, например, нефти, сточных и технических вод, водопроводной воды в трубах большого диаметра, в открытых каналах и морях в экстремальных условиях эксплуатации. Устройство содержит погружной измерительный зонд, в состав которого входит корпус, защитное окно, излучатель и фотоприемник, расположенные вне контролируемой жидкости, и волоконно-оптический преобразователь изображения, входные торцы световодов которого образуют измерительный растр, плоскость которого расположена под углом к оси потока, а выходные торцы оптически связаны с фотоприемником, выход которого связан со входом электронного блока, при этом излучатель оптически связан с выходными четными торцами световодов преобразователя, а фотоприемник оптически связан с нечетными выходными торцами световодов. Техническим результатом является возможность использования для любых типов жидкостей и упрощение конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к области лазерных средств измерения и может найти широкое применение в разных областях науки и техники: метеорологии, физике атмосферы, экологии, при определении параметров полета летательных аппаратов, в частности при необходимости измерения скорости газовых потоков, определения вектора скорости ветра, сдвига ветра и прочее. Система содержит лазер, моностатическую антенну, линзу фотодетектора, сам фотодетектор, аксионный кольцеобразователь и светоделительную пластину, при этом оптическая ось линзы фотодетектора располагается перпендикулярно оптической оси моностатической антенны и лежит в одной плоскости с оптическими осями антенной системы, кольцеобразователя и коллиматора. Расположение светоделительной пластины между кольцеобразователем и антенной системой под углом 45° к их оптической оси и оптической оси коллиматора, а также соответствующие расчетным размеры и слои отражающих поверхностей светоделительной пластины обеспечивают формирование гетеродинного излучения достаточной мощности. Достигается значительное уменьшение общих потерь (до 4-5%) гетеродинного излучения и оптической системы в целом по сравнению с известными оптическими системами. Техническим результатом является упрощение конструкции. 1 ил.