×
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 81-90 of 364 items.
20.07.2014
№216.012.e26e

Способ обнаружения скрытых дефектов матричных бис считывания

Изобретение относится к тестированию матричных БИС считывания и может быть использовано для определения координат скрытых дефектов типа утечек сток-исток, которые невозможно обнаружить до стыковки кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов. На кремниевой пластине с годными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523752
Дата охранного документа: 20.07.2014
27.07.2014
№216.012.e42e

Оксинтомодулин человека, его применение, лекарственный препарат на его основе и способ применения препарата для лечения и профилактики гипергликемии

Группа изобретений относится к медицине и касается оксинтомодулина человека, ковалентно связанного с гомополимерным полисахаридом, содержащим 50 звеньев альфа-2,8 сиаловой кислоты, для лечения гипергликемии; лекарственного препарата для лечения или профилактики гипергликемии, содержащего в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524204
Дата охранного документа: 27.07.2014
20.08.2014
№216.012.ebfd

Устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции в сетях переменного тока с резистивной нейтралью под рабочим напряжением

Изобретение относится к области электротехники. Устройство состоит из источника измерительного стабилизированного напряжения постоянного тока, фильтра RC, состоящего из последовательно соединенных резистора и конденсатора, одного диод, шунтирующего конденсатор С1, блока гальванической развязки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526221
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.09.2014
№216.012.f261

Гибкое ограждение с повышенными следящими свойствами для транспортных средств на воздушной подушке

Изобретение относится к судостроению и касается конструкции элементов гибкого ограждения (ГО) амфибийного судна на воздушной подушке (ВП). ГО судна на ВП содержит периферийный наружный гибкий ресивер, имеющий одноярусную конструкцию, прикрепленные к гибкому ресиверу по всему периметру съемные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527871
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f361

Система управления общесамолетным оборудованием

Изобретение относится к авиационной технике и предназначено для использования в управлении летательными аппаратами, в том числе пассажирскими самолетами. Система управления общесамолетным оборудованием содержит панели управления, систему связи, компьютеры, блоки защиты и коммутации постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528127
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f3f6

Способ изготовления каскадных солнечных элементов на основе полупроводниковой структуры galnp/galnas/ge

Способ изготовления каскадных солнечных элементов включает последовательное нанесение на фронтальную поверхность фоточувствительной полупроводниковой структуры GaInP/GaInAs/Ge пассивирующего слоя и контактного слоя GaAs, локальное удаление контактного слоя травлением через маску фоторезиста....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528277
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f5e1

Биокатализатор для переэтерификации жиров и способ его получения

Группа изобретений относится к биотехнологии и пищевой промышленности. Предложен способ получения биокатализатора для переэтерификации жиров. Проводят аминирование гранулированного силикагеля или диоксида кремния дисперсностью 0,3-1,0 мм аминопропилтриэтоксисиланом. Затем полученный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528778
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f7f0

Дозвуковой пассажирский самолет

Дозвуковой пассажирский самолет содержит низко расположенное механизированное стреловидное крыло с удлинением λ≥11,5. Стреловидность крыла по линии четверти хорд выполнена в диапазоне от χ=25° до χ=30°. Установочные углы стапельной крутки сверхкритических опорных профилей крыла выполнены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529309
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.faf9

Высокопрочная сталь с повышенной деформируемостью после закалки

Изобретение относится к области металлургии, а именно к конструкционным комплекснолегированным высокопрочным сталям, закаливающимся на воздухе, и может быть использовано при производстве осесимметричных деталей, работающих под давлением. Сталь содержит, в мас.%: углерод от 0,18 до менее 0,2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530095
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.10.2014
№216.012.fe19

Судно с воздушной каверной на днище

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования водоизмещающих судов с воздушной каверной на днище. Водоизмещающее судно имеет в днище выемку для образования единой воздушной каверны с волновым профилем, начинающуюся с редана в носовой части и ограниченную скегами по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530905
Дата охранного документа: 20.10.2014
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