ЛАЗЕРНЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода и объема оптически прозрачных жидкостей и газов.
Известен лазерный доплеровский измеритель расхода, содержащий гидроканал с оптическими окнами, который состоит из последовательно расположенных струевыпрямителей, форкамеры, конфузорного формирователя потока, диффузорного канала и оптически согласованных лазера, передающей оптической системы, фотоприемной системы, выход которой соединен со входом электронного блока [1].
Недостатком известного решения является сложность конструкции гидроканала при больших диаметрах условного прохода (Ду>100 мм). Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является двухточечный лазерный доплеровский измеритель расхода [2], содержащий гидроканал, представляющий собой отрезок трубопровода с фланцами и оптическими окнами, лазер, блок формирования и фокусировки первой пары зондирующих пучков, блок формирования и фокусировки второй пары зондирующих пучков, две приемные оптические системы, два фотоприемника, два блока измерения доплеровской частоты и вычислительное устройство.
Недостатком рассмотренного лазерного доплеровского измерителя расхода является сложность и низкая надежность конструкции лазерного датчика, обусловленная наличием дополнительного юстируемого двухканального отражателя, а также потери мощности лазерного излучения при формировании 2-ой пары зондирующих пучков. Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является упрощение конструкции и повышение надежности лазерного датчика.
Устройство состоит из гидроканала, лазерного полупроводникового модуля, блока формирования двух пар зондирующих пучков, двух фотоприемных систем, состоящих из двух фокусирующих линз, двух фотоприемников, двух предварительных усилителей, выходы которых соединены со входами двух преобразователей доплеровской частоты, выходы которых соединены со входом вычислителя, блок формирования зондирующих пучков представляет собой двухканальный оптический интегральный модуль, состоящий из оптически согласованных отклоняющей призмы, вертикальной светоделительной призмы и горизонтальной светоделительной призмы.
1
2
1
2
1
2
Сущность устройства поясняется чертежом на фиг.1. Устройство содержит полупроводниковый лазерный модуль 1, блок формирования двух пар зондирующих пучков, состоящий из отклоняющей призмы 2, вертикальной светоделительной призмы 3 и горизонтальной светоделительной призмы 4, гидроканал 5, две фокусирующие линзы 6, два фотоприемника 7, два преобразователя доплеровской частоты 8 и вычислитель 9. Устройство работает следующим образом. Световой пучок лазерного модуля 1 направляется отклоняющей призмой 2 на светоделительную призму 3, которая делит его на два пучка. Эти пучки делятся светоделительной призмой 4 на две пары зондирующих лучей, которые пересекаются в точках A (r=0,9R) и Б (r=0,3R) сечения гидроканала. Рассеянное микрочастицами контролируемой среды в точках А и Б излучение фокусируется линзами 6 на фотоприемниках 7, которые преобразуют его в доплеровские сигналы, которые поступают на вход преобразователей доплеровской частоты 8. По измеренным значениям скорости V и V и значениям координат точек А и Б (r и r) в вычислительном устройстве 9 вычисляется величина расхода Q по формуле:
4
3 Для турбулентного потока (Re>10) формула (1) преобразуется к виду:
Величина расхода для ламинарного потока (Re<2300) определяется по формуле:
где
Литература:
1. Патент на изобретение RU №2129257
2. Авторское свидетельство SU №1400231 А1