×
29.05.2019
219.017.68e5

Результат интеллектуальной деятельности: ЛАЗЕРНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВОДНЫХ ПОТОКОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Лазерный измеритель скорости водных потоков содержит передающий канал с дифракционно-оптическим делением лазерного пучка и приемный канал. Приемный канал включает фокусирующий объектив, диафрагму, фотодиод и предварительный усилитель, подключенный к преобразователю доплеровского сигнала. Также лазерный измеритель содержит вычислительное устройство, а в приемный канал дополнительно введены вторая диафрагма и второй фотодиод с предварительным усилителем, подключенным к второму преобразователю доплеровского сигнала. При этом выходы преобразователей доплеровского сигнала подключены к вычислительному устройству. Технический результат заключается в обеспечении минимизации погрешности измерения скорости, обусловленной пограничным слоем. 1 ил.

Устройство относится к области морского приборостроения и предназначено для использования в качестве относительного лага и измерителя скорости течений для приповерхностных и глубоководных исследований.

Известны лазерные доплеровские измерители скорости с использованием призменных делителей лазерного пучка (Б.С.Ринкявичюс «Лазерная диагностика потоков», МЭИ, 1990). Их недостатком является чувствительность к разъюстировке призменного делителя или лазера, значительное влияние загрязнения защитного оптического окна, возможность использования только одномодовых лазеров с системой температурной стабилизации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является лазерный доплеровский измеритель скорости («Применение дифракционных решеток в лазерной доплеровской анемометрии. Technisches Messen, 61.1994 7/8, стр.311-316), содержащий передающий канал с дифракционно-оптическим делением лазерного пучка и приемный канал, включающий фокусирующий объектив, диафрагму, фотодиод и предварительный усилитель.

Недостатком рассмотренного лазерного доплеровского измерителя скорости является большая погрешность измерения скорости, обусловленная наличием пограничного слоя (слоя воды, непосредственно прилегающего к поверхности обтекаемого тела), что ограничивает возможность использования лазерного измерителя в качестве относительного лага и измерителя скорости течения. Реально толщина пограничного слоя может достигать 500-1000 мм в зависимости от размера судна, с которого осуществляется измерение, а стандартное рабочее расстояние дифракционных лазерных доплеровских измерителей скорости 100-200 мм.

Увеличение рабочего расстояния приводит к увеличению габаритов лазерного датчика и усложнению конструкции, а также к значительному увеличению потерь мощности лазерного излучения в воде, что практически ограничивает реализацию дифракционного лазерного доплеровского измерителя скорости с рабочим расстоянием более 200-300 мм.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является создание лазерного доплеровского измерителя скорости, обеспечивающего минимизацию погрешности измерения скорости, обусловленную пограничным слоем.

Указанная задача решается за счет того, что лазерный измеритель скорости водных потоков, содержащий передающий канал с дифракционно-оптическим делением лазерного пучка и приемный канал, включающий фокусирующий объектив, диафрагму, фотодиод и предварительный усилитель, подключенный к преобразователю доплеровского сигнала, содержит вычислительное устройство, а в приемный канал дополнительно введены вторая диафрагма и второй фотодиод с предварительным усилителем, подключенным к второму преобразователю доплеровского сигнала, при этом выходы преобразователей доплеровского сигнала подключены к вычислительному устройству.

Сущность устройства поясняется чертежом. Устройство состоит из полупроводникового лазерного модуля 1, дифракционной решетки 2, объектива 3, пространственного фильтра 4, объектива 5, образующих передающий канал с дифракционно-оптическим делением лазерного пучка. Приемный канал содержит фокусирующий объектив 6, диафрагмы 7 и 8, фотодиоды 9, 10, предварительные усилители 11 и 12, преобразователи доплеровского сигнала 13 и 14. Выходы преобразователей 13 и 14 подключены к вычислительному устройству 15. Конструктивно элементы 1-15 размещены в герметичном корпусе 17 с защитным окном 16, как показано на чертеже. Возможно также выполнение элементов 13, 14, 15 в виде отдельного узла вне корпуса 17.

Устройство работает следующим образом: световой пучок лазерного модуля 1 падает на дифракционную решетку 3, на выходе которой в результате дифракции и интерференции в дальней зоне получается семейство порядков дифракции. После прохождения телецентрической системы (объективы 3 и 5, пространственный фильтр 4) остаются только ± первые порядки дифракции, которые, пересекаясь в воде, образуют протяженную пространственную интерференционную картину (решетку). Рассеянное оптическими неоднородностями при пересечении решетки лазерное излучение фокусируется объективом 6 через диафрагмы 7 и 8 на фотодиодах 9 и 10, преобразующих это излучение в доплеровские сигналы, которые усиливаются в предварительных усилителях 11 и 12 и в преобразователях доплеровского сигнала 13 и 14 преобразуются в значения скорости на расстоянии «l1» и «l2» - «ul1» и ul2». В вычислителе 15 определяется значение скорости “u0” на основном участке потока вне пограничного слоя путем решения двух уравнений с двумя неизвестными «u0» и «δ»:

где u(l1) и u(l2) - измеренные значения скорости на расстоянии l1 и l2 от выходного окна измерителя,

δ - толщина пограничного слоя,

u0 - вычисленное значение скорости с учетом толщины пограничного слоя (на расстоянии «δ» от днища судна в основном участке потока).

Применение предлагаемого устройства позволит минимизировать погрешность измерения скорости, определяемую толщиной пограничного слоя, и в процессе эксплуатации в значительной степени сократить достаточно трудоемкие периодические испытания.

Лазерный измеритель скорости водных потоков, содержащий передающий канал с дифракционно-оптическим делением лазерного пучка и приемный канал, включающий фокусирующий объектив, диафрагму, фотодиод и предварительный усилитель, подключенный к преобразователю доплеровского сигнала, отличающийся тем, что лазерный измеритель содержит вычислительное устройство, а в приемный канал дополнительно введены вторая диафрагма и второй фотодиод с предварительным усилителем, подключенным к второму преобразователю доплеровского сигнала, при этом выходы преобразователей доплеровского сигнала подключены к вычислительному устройству.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 51-60 of 364 items.
10.11.2013
№216.012.7f95

Устройство для испытаний частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в судовых системах электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем при проведении приемосдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда. Техническим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498334
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7ffa

Способ изготовления электрического провода

Способ изготовления электрического провода предназначен для использования в авиационной, аэрокосмической, судостроительной и других отраслях промышленности. Способ изготовления электрического провода предусматривает введение в гранулят радиационно-сшиваемой композиции на основе сополимера...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498435
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.12.2013
№216.012.8d56

Способ упрочнения изделий из твердых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технике вакуумно-плазменного напыления путем нанесения металлосодержащих покрытий на изделия из твердых сплавов. Способ включает распыление на рабочую поверхность изделия из твердого сплава слоя из карбидообразующих элементов 4-5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501865
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe3

Способ воздействия на организм

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии, оториноларингологии, аудиологии, восстановительной медицине, и может быть использовано для физиотерапевтического воздействия на организм при заболеваниях, развившихся в тканях и органах головы и шеи человека, таких как нейросенсорная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502528
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9049

Морская гравитационная платформа

Изобретение относится к морским гравитационным платформам для освоения месторождений нефти и газа на континентальном шельфе. Морская гравитационная платформа содержит погружное основание, образованное донной и верхней опорными плитами, боковыми стенками и внутренними переборками. На погружном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502630
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.90a7

Способ получения нитродифениламинов

Изобретение относится к способу получения нитродифениламинов общей формулы где нитро-группа может находиться в орто-, мета- или пара-положении относительно анилинового фрагмента. Способ заключается во взаимодействии анилина с нитрогалогенбензолами общей формулы CH(NO)X, где X=Cl, Br, I, при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502724
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.90a8

Способ получения n-алкил-n'-фенил-пара-фенилендиаминов

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения N-алкил-N'-фенил-п-фенилендиаминов общей формулы 1, где R, R - алкильные заместители. Способ заключается в восстановительном алкилировании 4-нитродифениламина (4-НДФА) алифатическими кетонами общей формулы R-CO-R, где R, R -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502725
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.90fa

Способ выработки кож

Изобретение относится к кожевенной промышленности и может быть использовано при выработке кож для верха обуви, мебели и салонов автомобилей с применением наноразмерных минеральных дубителей и пигментов. Способ включает пикелевание голья, дубление титаноалюминиевым дубителем с размером частиц не...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502807
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.94c0

Узел герметизации стыков ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам для герметизации стыков сборных ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов. Узел герметизации стыков ограждающих конструкций искусственных грунтовых островов включает два вертикальных паза на торцах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503774
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.01.2014
№216.012.9cfd

Герметичный пожаростойкий кабельный проход

Изобретение относится к устройству, применяемому для прокладки кабелей или проводов через перекрытия, в частности палубы и переборки, с целью уплотнения и создания средства предотвращения распространения пожара через них. В устройстве теплопроводное металлическое соединение между корпусом и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505895
Дата охранного документа: 27.01.2014
Showing 1-6 of 6 items.
27.07.2013
№216.012.591c

Способ перемешивания высоковязких жидкостей

Изобретение относится к технологиям химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности, а именно к перемешиванию жидкостей. Жидкости подают в емкость, образованную зазором постоянного размера между стенками коаксиальных сосудов одинаковой формы, цилиндрической или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488433
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.09.2015
№216.013.7c9b

Способ механического перемешивания высоковязких жидкостей

Изобретение относится к механическому перемешиванию жидкостей, растворов, суспензий, эмульсий и паст и может использоваться для их приготовления в технологиях химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности. Жидкостями заполняют емкость, образованную зазором постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563496
Дата охранного документа: 20.09.2015
12.01.2017
№217.015.5ac7

Способ бестранспортного перемешивания жидкостей

Изобретение относится к перемешиванию жидкостей, паст, расплавов жидких металлов и может использоваться в технологиях химической промышленности, в экспериментальных установках, предназначенных для выявления возможности генерации магнитного поля с использованием в качестве рабочего тела жидкого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589485
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2019
№219.016.af0b

Способ устранения турбулентности в течениях с вращением

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности турбулентности в течениях с вращением вплоть до полного ее устранения и может использоваться в технологиях обработки жидких металлов и расплавов, например при центробежном литье металлов и сплавов, а также выращивании монокристаллов из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676834
Дата охранного документа: 11.01.2019
10.04.2019
№219.017.03b6

Ионизатор

Изобретение относится к технике газовых разрядов. В продуваемой ионизационной камере закреплены соосно игольчатые электроды, подключенные к вторичной обмотке импульсного трансформатора высоковольтного блока с датчиком напряжения в цепи понижающей обмотки обратной связи, обеспечивающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002388125
Дата охранного документа: 27.04.2010
24.05.2019
№219.017.5f9e

Способ ионизации газа

Изобретение относится к технике генерирования ионов для выведения в замкнутое пространство и может быть использовано для повышения эффективности работы систем, где требуется очистка, снижение токсичности и т.п. Способ ионизации газа основан на формировании нестационарного пробоя между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002398328
Дата охранного документа: 27.08.2010
+ добавить свой РИД