Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE3145987A1 - "METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE FLOW VECTORS IN GAS FLOWS" - Google Patents

"METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE FLOW VECTORS IN GAS FLOWS"

Info

Publication number
DE3145987A1
DE3145987A1 DE19813145987 DE3145987A DE3145987A1 DE 3145987 A1 DE3145987 A1 DE 3145987A1 DE 19813145987 DE19813145987 DE 19813145987 DE 3145987 A DE3145987 A DE 3145987A DE 3145987 A1 DE3145987 A1 DE 3145987A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
beams
pair
rays
plane
vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19813145987
Other languages
German (de)
Other versions
DE3145987C2 (en
Inventor
Richard Dipl.-Ing. Dr. 5210 Troisdorf Schodl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt Fuer Luft und Raumfahrt EV 5000 Koeln
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt Fuer Luft und Raumfahrt EV 5000 Koeln, Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR filed Critical Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt Fuer Luft und Raumfahrt EV 5000 Koeln
Priority to DE19813145987 priority Critical patent/DE3145987C2/en
Priority to GB08232927A priority patent/GB2109548B/en
Priority to DK515882A priority patent/DK159946C/en
Publication of DE3145987A1 publication Critical patent/DE3145987A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3145987C2 publication Critical patent/DE3145987C2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P5/20Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the time taken to traverse a fixed distance using particles entrained by a fluid stream

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNERFROM KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES FROM KREISLER KELLER SELTING WERNER

Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt fur Luft- und Raumfahrt e.V.German Research and Experimental Institute for Aviation and space travel e.V.

Linder Hohe
5000 Köln 90
Linder high
5000 Cologne 90

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreislor + 1973PATENT LAWYERS Dr.-Ing. by Kreislor + 1973

Dr.-Inn. K, Scnönwaid, Köln Dr.-Im,. K. W. E.shold, Bad Soden Dr. J. F. Fu«. Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dlpl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Soiling, Köln Dr. H.-K. Werner, KölnDr.-Inn. K, Scnönwaid, Cologne Dr.-Im ,. K. W. E. Shold, Bad Soden Dr. J. F. Fu ". Cologne Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Cologne Dlpl.-Chem. Carola Keller, Cologne Dipl.-Ing. G. Soiling, Cologne Dr. H.-K. Werner, Cologne

DFICHMANNIIAUS AM HAUPTBAHNHOFDFICHMANNIIAUS AT THE MAIN RAILWAY STATION

D-5000 KÖLN 1D-5000 COLOGNE 1

19. November 1981 Sg-FeNovember 19, 1981 Sg-Fe

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Strömungsvektoren in GasströmungenMethod and device for measuring the flow vectors in gas flows

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Strömungsvektoren in Gasströmungen durch Ermittlung des Geschwindigkeitsbetrages und der Richtung von in einer Strömung enthaltenen optisch erfaßbaren Teilchen, bei welchem die parallelen Strahlen eines ersten Strahlenpaares an zwei dicht nebeneinanderliegenden ersten Fokussierungsstellen fokussiert und die Fokussierungsstellen auf zwei ersten photoelektrischen Umsetzern abgebildet werden.The invention relates to a method for measuring the flow vectors in gas flows by determination the amount of velocity and the direction of optically detectable particles contained in a flow, in which the parallel rays of a first pair of rays at two closely adjacent ones first focusing points focused and the focusing points on two first photoelectric Implementers are mapped.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 24 4 9 358) werden in einem Strömungskanal zwei Fokussierungsstellen dicht hintereinander angeordnet und die diese Fokussierungsstellen nacheinander passierenden Teilchen werden auf photoelektrischen Umsetzern abgebildet. Ein Teilchen, das die erste Fokussierungsstelle passiert, erzeugt einen Startimpuls und anschließend beim Passieren der zweiten Fokussierungsstelle einen Stopimpuls. Aus dem zeitlichen Abstand von Startimpuls und Stopimpuls kannIn a known method of this type (DE-AS 24 4 9 358) two focusing points are arranged closely one behind the other in a flow channel and these focusing points successively passing particles are imaged on photoelectric converters. A particle that passes the first focussing point generates a start pulse and then when passing the second focussing point a stop pulse. From the time interval between the start impulse and the stop impulse,

T„i„[r,„. in?9iminiiT "i" [r, ". in? 9iminii

3H59873H5987

die Teilchengeschwindigkeit ermittelt werden. Die Strömungsrichtung ergibt sich aus der Richtung, in der die beiden Fokussierungsstellen im Strömungskanal hintereinander angeordnet sind. Diese Richtung kann verändert werden, so daß Strömungsvektoren mit unterschiedlichen Richtungen erfaßt werden können. Grundsätzlich gilt jedoch für das bekannte Verfahren, daß nur diejenigen Komponenten von Strömungsvektoren gemessen werden, die in der Ebene liegen, die senkrecht zur optischen Achse des Systems verläuft. Die in Achsrichtung verlaufende Komponente kann nicht bestimmt werden. Dennoch handelt es sich bei dem bekannten ^erfahren nur um ein Zwei-Komponenten-Geschwindigkeitsmeßverfahren .the particle speed can be determined. The direction of flow results from the direction in which the two focussing points are arranged one behind the other in the flow channel. This direction can be changed so that flow vectors with different directions can be detected. In principle, however, applies for the known method that only those components of flow vectors are measured which lie in the plane that is perpendicular to the optical axis of the system. The one running in the axial direction Component cannot be determined. Nevertheless, it is with the known ^ experienced only a two-component speed measurement method .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren derart weiterzubilden, das die Bestimmung der in Achsrichtung verlaufenden Komponente der Gtrömungsvektoren zusätzlich möglich ist, so daß Strömungsvektoren vollständig nach Betrag und Richtung erfaßt werden können, ohne daß bei einem solchen Drei-Komponenten-Meßverfahren für die Messungen ein größerer Zeitaufwand als bei dem Zwei-Komponentenverfahren benötigt wird.The invention is based on the object of developing the known method in such a way that the determination of the in Axial direction component of the flow vectors is also possible, so that flow vectors can be recorded completely according to amount and direction, without such a three-component measuring method a greater amount of time is required for the measurements than for the two-component method.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daßTo solve this problem, the invention provides that

a) ein zweites Strahlenpaar aus ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Strahlen unter einem Winkel zu dem ersten Strahlenpaar auf die ersten Fokussierungsstellen gerichtet und dort fokussiert wird,a) a second pair of beams, also consisting of beams running parallel to one another, under one Angle to the first pair of beams directed to the first focusing points and focused there will,

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

b) die Fokussierungsstellen des zweiten Strahlenpaares auf zwei zweiten photoelektrischen Umsetzern abgebildet werden,b) the focussing points of the second pair of beams be mapped on two second photoelectric converters,

c) die beiden Strahlenpaare gemeinsam um eine optische Achse herum verschwenkt werden, die durch eine der beiden Fokussierungsstellen hindurchgeht und in der Ebene der zugehörigen Strahlen der beiden Strahlenpaare verläuft,c) the two pairs of beams together around an optical one Axis are pivoted around, which passes through one of the two focus points and in the plane of the associated rays of the two ray pairs runs,

d) diejenigen Schwenkwinkel gemessen werden, bei denen für jedes Strahlenpaar an den Umsetzern Signale auftreten, die den Durchgang von Teilchen durch die beiden Fokussierungsstellen des Strahlenpaares angeben,undd) those swivel angles are measured at which for each pair of beams at the converters Signals occur that the passage of particles through the two focussing points of the beam pair specify, and

e) aus den gemessenen Schwenkwinkeln für beide Strahlenpaare und dem gemessenen Häufigkeitswert der Vektor der Teilchengeschwindigkeit nach Richtung und Betrag bestimmt wird.e) from the measured pivot angles for both beam pairs and the measured frequency value of The vector of the particle speed is determined according to direction and magnitude.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß ein beliebig im Räume stehender Vektor erfaßt werden kann, wenn zunächst eine Ebene bestimmt wird, in der der Vektor liegt, und wenn der Winkel des Vektors innerhalb dieser Ebene sowie der Betrag des Vektors ermittelt werden. Dieses Prinzip wird dadurch realisiert, daß zwei Meßeinrichtungen der eingangs geschilderten bekannten Art zusamrnengefaßt werden und daß mit jeder dieser Meßeinrichtungen unabhängig voneinander Richtung und Betrag derjenigen Komponente des Geschwindigkeitsvektors gemessen werden, die in der Ebene senkrecht zur jeweiligen StrahlenrichtungThe invention is based on the idea that any vector in space can be detected if initially a plane is determined in which the vector lies, and if the angle of the vector is within this Level and the amount of the vector can be determined. This principle is implemented in that two measuring devices of the known type described above and that with each of these measuring devices The direction and magnitude of that component of the velocity vector are measured independently of one another, those in the plane perpendicular to the respective beam direction

liegt. Im Gegensatz zu dem Aufbau der bekannten Meßeinrichtung, bei der die Strahlen in Richtung der optischen Achse des Systems verlaufen, sind die beiden Strahlen*- paare nach der Erfindung unter einem Winkel zur optischen Achse geneigt und sie werden jeweils auf zwei Meßpunkte, die das Meßvolumen definieren, fokussiert. Das Meßvolumen bzw. die Fokussierungsstellen sind in Wirklichkeit nicht punktförmig, sondern zylinderförmig. Ihre Erstreckung in Richtung der Strahlachsen entspricht etwa dem doppelten Abstand der Strahlen. Die Ebenen, die durch die Einzelstrahlen des jeweiligen Strahlenpaares aufgespannt werden, schneiden sich entlang einer Geraden (Schnittgeraden). Beim Verschwenken der beiden Strahlenpaare um die optische Achse herum wird diese Gerade, die senkrecht zu der optischen Achse verläuft und durch eine der Fokussierungsstellen hindurchgeht, ebenfalls verschwenkt. Bei einer Schwenkung bleibt also der an der einen Fokussierungsstelle liegende Punkt der Schnittgeraden unverändert. Diesen Punkt der Schnittgeraden, durch den die optische Achse hindurchgeht, kann man als Nullpunkt des Meßsystems betrachten.lies. In contrast to the structure of the known measuring device, where the rays run in the direction of the optical axis of the system, the two rays * - pairs according to the invention inclined at an angle to the optical axis and they are each on two measuring points, which define the measuring volume, focused. The measuring volume or the focussing points are in reality not point-shaped, but cylindrical. Your extension in The direction of the beam axes corresponds approximately to twice the distance between the beams. The levels created by the individual rays of the respective pair of rays are spanned, intersect along a straight line (intersection line). When the two pairs of beams are pivoted around the optical axis, this straight line becomes the one perpendicular to the optical axis and passes through one of the focusing points, also pivoted. At a Pivoting therefore remains unchanged at the point of the intersection that lies at the one focussing point. This point of the line of intersection through which the optical axis passes can be used as the zero point of the measuring system regard.

Da, wie oben dargelegt, die Fokussierungsstellen nicht punktförmig, sondern zylinder- oder linienförmig sind, werden in der Auswerteschaltung nicht nur diejenigen Teilchen erfaßt, die durch zwei Punkte hindurchgehen, sondern praktisch alle Teilchen, die innerhalb eines bestimmten LängcnabHchnittes durch die Strahlen eines Strahlenpaares hindurchgehen. Erfaßt werden also diejenigen Teilchen, die sich in der Ebene eines Strahlenpaares bewegen. Durch Verschwenken der Strahlenpaare um die optische Achse, werden die Ebenen der Strahlenpaare ebenfalls geschwenkt. Wenn dabei eine der Ebenen eine solche Schwenkstellung erreicht, daß der betreffende Vektor von ihr erfaßt wird, dann wird an den Umsetzern der Durchgang von Teilchen inSince, as explained above, the focussing points are not point-shaped, but cylindrical or linear, are not only those particles in the evaluation circuit that pass through two points, but practically all particles that are within a given one Longitudinal section through the rays of a pair of rays go through. So those particles are recorded that move in the plane of a pair of rays. By If the beam pairs are pivoted about the optical axis, the planes of the beam pairs are also pivoted. If one of the planes reaches such a pivoting position that the relevant vector is detected by it, then the passage of particles in

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

3H5987 O3H5987 O

dieser Ebene signalisiert."this level signals. "

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit zwei Suchmessungen der Strömungsvektor im Bereich des Meßvolumens bestimmt werden kann. A particular advantage of the method according to the invention consists in that the flow vector in the area of the measuring volume can be determined with two search measurements.

Dies geschieht, indem die Strahlenpaare um die optische Achse herum geschwenkt bzw. gedreht werden, bis die Umsetzer des einen Strahlenpaares einen Durchgang von Teilchen signalisieren. Anschließend werden die Strahlenp'aare weitergedreht, bis die Umsetzer des anderen Strahlenpaares einen Durchgang von Teilchen registrieren.This is done by pivoting or rotating the pairs of rays around the optical axis until the Converters of one pair of beams signal the passage of particles. Then the pairs of rays continued to rotate until the converters of the other beam pair register a passage of particles.

Aus den beiden Schwenkwinkeln, bei denen jeweils Durchgänge von Teilchen registriert worden sind, läßt sich einerseits diejenige Vektorebene bestimmen, in der die optische Achse und der gesuchte Vektor gemeinsam liegen, und andererseits auch der Winkel, den der gesuchte Vektor in bezug auf die optische Achse innerhalb der genannten Ebene einnimmt. Der Betrag des Vektors kann anhand der genannten Winkel und der gemessenen Durchgangshäufigkeiten ermittelt werden. Für die exakte Bestimmung der drei Komponenten eines beliebig im Räume stehenden Vektors werden also nur zwei Suchmessungen benötigt.From the two swivel angles at which the passage of particles has been registered, on the one hand, determine the vector plane in which the optical axis and the searched vector lie together, and on the other hand also the angle that the vector sought with respect to the optical axis within said Occupies level. The amount of the vector can be calculated using the angles mentioned and the measured frequency of passage be determined. For the exact determination of the three components of any vector in space, so only two search measurements are required.

Vorzugsweise verlaufen die mit der optischen Achse in einer Ebene liegenden Strahlen der beiden Strahlenpaare unter gleichen Winkeln γ zu der optischen Achse. Zwar ist es prinzipiell möglich, beide Strahlenpaare mit unterschiedlichen Ausrichtungen zur optischen Achse des Systems zu versehen und beispielsweise das eine Strahlenpaar parallel zur optischen Achse und das andere Strahlenpaar unter einem Winkel hierzu verlaufen zu lassen, jedoch ist die Auflösungsgenauigkeit größer, wenn beide Strahlenpaare auf unterschiedlichen Seiten der optischen Acnse liegen.The beams of the two beam pairs which lie in one plane with the optical axis preferably run at equal angles γ to the optical axis. In principle, it is possible to use both pairs of rays with different To provide alignments to the optical axis of the system and, for example, the one pair of beams parallel to the optical axis and to let the other pair of rays run at an angle to this, but is the Resolution accuracy is greater if both pairs of rays are on different sides of the optical axis.

- jr -Λ ο - jr -Λ ο

Aus Gründen der Symmetrie und der einfacheren Berechnung sind vorzugsweise die Winkel γ für beide Strahlenpaare, die auf entgegengesetzten Seiten der optischen Achse angeordnet sind, einander gleich.For the sake of symmetry and ease of calculation are preferably the angles γ for both pairs of beams on opposite sides of the optical Axis are arranged equal to each other.

Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß diejenige Ebene (Vektorebene), in der die optische Achse und der gesuchte Vektor liegen, durch die BeziehungThis has the advantage that the plane (vector plane) in which the optical axis and the wanted Vector lying, through the relationship

φ =φ =

bestimmt wird, wobei Φ der Winkel der Vektorebene in bezug auf die optische Achse, φ_ der Schwenkwinkel, bei dem an den Umsetzern des ersten Strahlenpaares Durchgangssignale auftreten, und φ, der Schwenkwinkel, bei dem an den Umsetzern des zweiten Strahlenpaares Durchgangssignale auftreten, sind.is determined, where Φ is the angle of the vector plane with respect to the optical axis, φ_ the pivot angle at which transit signals occur at the converters of the first pair of beams, and φ, the swivel angle at which an the converters of the second pair of beams occur through signals.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Strahlerzeugungssysteme vorgesehen sind, von denen jedes ein Strahlenpaar aus parallelen Strahlen erzeugt, daß die Ebene, in der die Strahlen eines Strahlenpaares liegen, unter einem spitzen Winkel zu der Ebene verläuft, in der die Strahlen des anderen Strahlenpaares liegen, und daß eine Einrichtung zum simultanen Drehen der Strahlenpaare um eine gemeinsame Achse vorgesehen ist. Durch das Drehen der Strahlenpaare wird erreicht, daß bei einer ganzen Umdrehung die Ebene jedes Strahlenpaares einmal mit dem gesuchten Vektor zusammenfällt. Dadurch wird die Vektorebene bestimmt und gleichzeitig auch der Winkel des Vektors in der Vektorebene.An apparatus for carrying out the invention The method is characterized in that two beam generating systems are provided, each of which is one Ray pair from parallel rays creates that the plane in which the rays of a ray pair lie, runs at an acute angle to the plane in which the rays of the other pair of rays lie, and that a device is provided for simultaneously rotating the pairs of beams about a common axis. By turning of the pairs of rays is achieved that with a complete revolution the plane of each pair of rays once with the searched vector coincides. This determines the vector plane and at the same time the angle of the vector in the vector plane.

3U59873U5987

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Strahl eines Lasers in einem dichroitischen Strahlenteiler in zwei Strahlen mit unterschiedlichen Farben aufgeteilt wird, daß diese beiden Strahlen einem Polarisationsstrahlteiler zugeführt werden, der eine Aufteilung jedes Strahles in zwei parallele, unterschiedlich polarisierte Strahlen durchführt, daß die insgesamt vier Strahlen mit Abständen von der optischen Achse über ein Bilddrehprisma und eine Sammeloptik paarweise auf die beiden Fokussierungsstellen gelenkt werden und daß ein auf die Fokussierungsstellen gerichtetes Linsensystem eine die Strahlenpaare voneinander trennende und auf unterschiedliche Auswerteeinrichtungen leitende Einrichtung aufweist.According to a preferred embodiment of the device it is provided that the beam of a laser in a dichroic beam splitter into two beams with different Colors is divided so that these two beams are fed to a polarization beam splitter, which divides each beam into two parallel, differently polarized beams that the a total of four beams at a distance from the optical axis via a rotating image prism and collecting optics in pairs be directed to the two focusing points and that one directed to the focusing points A lens system separating the pairs of rays from one another and guiding them to different evaluation devices Has facility.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Strahlenverlaufs der Meßvorrichtung zur Bestimmung von Strömungsvektoren , 1 shows a schematic representation of the beam path the measuring device for determining flow vectors,

Fig. 2 eine Teilansicht aus Richtung des Pfeiles II der Fig. 1,FIG. 2 is a partial view from the direction of arrow II in FIG. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Strahlenverlaufe im Meßvolumen,3 shows a perspective illustration of the beam paths in the measuring volume,

Flg. 4 eine vergrößerte Darstellung des Meßvolumens undFlg. 4 shows an enlarged representation of the measuring volume and

3U59873U5987

Fig. 5 eine graphische Darstellung dos Meßwinkels 2φ in Abhängigkeit von dem Winkel β des Vektors innerhalb der Vektorebene.5 shows a graphic representation of the measurement angle 2φ as a function of the angle β of the vector within the vector plane.

Gemäß Fig. 1 sendet ein Argon-Ionen-Laser 10 einen gebündelten Lichtstrahl aus, der in einer (nicht dargestellten) Aufweitungsoptik aufgeweitet und über eine Linse 11 auf einen dichroitischen Strahlenteiler 12 geleitet wird. Der Strahlenteiler 12 spaltet den aus mehreren Farben bestehenden Laserstrahl in zwei parallele Strahlen b und g auf, von denen der Strahl g aus grünem Licht und der Strahl b aus blauem Licht besteht. Um die durch die anderen Laserlinien und die unvollständige Farbtrennung verursachte Störstrahlung auszuschließen, ist im Strahlengang des Strahles g ein Laserlinienfilter 13 und im Strahlengang des Strahles b einen Laserlinienfilter 14 angeordnet. Diese Filter 13 und 14 lassen jeweils ausschließlich Licht der betreffenden Farbe durch.According to FIG. 1, an argon ion laser 10 sends a focused one Light beam from which is expanded in a (not shown) expansion optics and via a lens 11 on a dichroic beam splitter 12 is passed. The beam splitter 12 splits the one consisting of several colors Laser beam in two parallel beams b and g, of which the beam g of green light and the Ray b consists of blue light. About those caused by the other laser lines and the incomplete color separation To exclude the interference radiation caused is a laser line filter 13 in the beam path of the beam g and in the The beam path of the beam b has a laser line filter 14 arranged. These filters 13 and 14 each allow only light of the color in question to pass through.

Das zunächst linear-polarisierte Laserlicht wird durch λ/4-Plättchen 14 bzw. 15 in zirkular-polarisiertes Licht umgewandelt. Hierdurch wird eine leistungsgleiche Aufteilung der Strahlen durch den Polarisations-Strahlteiler 17 gewährleistet., Zwischen den λ/4-Plättchen 14,15 und dem Polarisations-Strahlteiler 17 ist ein schräger Umlenkspiegel 16 mit zwei Bohrungen für den Durchtritt der Strahlen g und b angeordnet. Durch die Bohrungen gelangen die verschiedenfarbigen Strahlen b und g zu dem Polarisations-Strahlteiler 17, der die beiden Strahlen b und g in zwei zueinander senkrecht polarisierte Strahlen 1g, 2g bzw. 1b, 2b aufteilt. DLos ist in Fig. 2 dargastelJt, wobei die Polarisationsrichtung senkrecht zur Zeichenebene durch drei kleine Kreise und die Polarisa-The initially linearly polarized laser light is transmitted through λ / 4 plate 14 or 15 converted into circularly polarized light. This results in an even distribution of performance of the rays guaranteed by the polarization beam splitter 17., Between the λ / 4 plates 14,15 and the polarization beam splitter 17 is an inclined deflecting mirror 16 with two bores for passage of rays g and b arranged. The different colored rays b and g reach the through the bores Polarization beam splitter 17 which divides the two beams b and g into two mutually perpendicularly polarized beams 1g, 2g or 1b, 2b. DLos is shown in Fig. 2, where the direction of polarization is perpendicular to the plane of the drawing by three small circles and the polarization

BÄD ORIGINALBATH ORIGINAL

tionsrichtung in der Zeichenebene durch einen Doppelpfeil gekennzeichnet ist. Das senkrecht zur Zeichenebene schwingende Licht tritt ungehindert durch den PoIarisations-Strahlteiler 17 hindurch, während der parallel schwingende Anteil gemäß Fig. 2 jeweils aus der Zeichenebene heraus nach oben abgelenkt wird.tion direction in the plane of the drawing is indicated by a double arrow. That perpendicular to the plane of the drawing oscillating light passes through the polarization beam splitter unhindered 17, while the part oscillating in parallel according to FIG. 2 in each case from the plane of the drawing is deflected out upwards.

Die so erzeugten vier Laserstrahlen 1g, 2g und 1b, 2b mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften gelangen über ein Bilddrehprisma 18, z.B. ein Pechanprisma, zu einer Linse 19, von der sie auf das Meßvolumen fokussiert werden. Das Meßvolumen befindet sich im Innern eines Strömungskanals 20, der in einer Seitenwand ein Fenster 21 aufweist, durch das die vier Strahlen hindurchtreten. Die Fokussierungsstellen A und B, die nachfolgend noch erläutert werden, kennzeichnen das Meßvolumen.The four laser beams 1g, 2g and 1b, 2b generated in this way, each with different properties, arrive via an image rotation prism 18, e.g. a Pechan prism, to a lens 19, from which you can focus on the Measurement volume are focused. The measurement volume is located inside a flow channel 20, which is in a Side wall has a window 21 through which the four rays pass. The focus points A and B, which will be explained below, characterize the measuring volume.

Mit dem grünen Strahlenpaar 1g, 2g und dem blauen Strahlenpaar 1b,2b kann jeweils unabhängig voneinander eine Geschwindigkeitsmessung nach dem zwei Fokus-Verfahren durchgeführt werden. Die in dem Strömungskanal 20 herrschende Gasströmung enthält kleineTeilchen, die an den Fokussierungsstellen A,B beleuchtet werden und das auftreffende Licht streuen. Das von den Teilchen abgehende Licht läuft durch die Linse 19, das Bilddrehprisma 18 und den Polarisations-Strahlteiler 17 zurück bis zum Umlenkspiegel 16. Hier wird das Streulicht von den das Meßvolumen erzeugenden Laserstrahlen getrennt und auf einen dichroitischen Spiegel 22 reflektiert. Dieser läßt den blauen Lichtanteil bs durch und reflektiert den grünen Lichtanteil gs. Der blaue Licht-The green pair of rays 1g, 2g and the blue pair of rays 1b, 2b can each be used independently of one another a speed measurement can be carried out according to the two focus method. The in the flow channel 20 The prevailing gas flow contains small particles that adhere to the focusing points A, B are illuminated and scatter the incident light. The one emanating from the particles Light travels back through lens 19, image rotation prism 18 and polarization beam splitter 17 up to the deflecting mirror 16. Here the scattered light is separated from the laser beams generating the measuring volume and reflected on a dichroic mirror 22. This lets through the blue light component bs and reflects the green light component gs. The blue light

3U59873U5987

- A <r - A <r

anteil bs wird über einen Spiegel 23 und eine Linse auf ein Mikroskopobjektiv 25 geleitet, hinter dem eine Blende 26 zur räumlichen Filterung des Streulichtes angeordnet ist. Das durch die Blende 26 hindurchgehende Licht, das zwei unterschiedliche Polarisationsanteile enthält, wird über ein Farbfilter 27, das nur blaues Licht durchläßt, auf ein Rochon-Prisma 28 geleitet, das die senkrecht zueinander polarisierten Lichtanteile in zwei Strahlen 29,30 aufteilt. Der Strahl 29 wird einem photoelektrischen Umsetzer 31 und der Strahl 30 einem photoelektrischen Umsetzer 32 zugeführt. Der Umsetzer 32 erzeugt jeweils einen photoelektrischen Impuls, wenn an der Fokussierungsstelle A (Fig. 3) Streulicht von einem Teilchen reflektiert wird und der Umsetzer 31 erzeugt einen Impuls, wenn an der Fokussierungsstelle B von einem Teilchen Licht reflektiert wird. Die Signale der Umsetzer 31, 32 werden einer Auswerteschaltung 33 zugeführt, die einen Impuls erzeugt, dessen Amplitude dem zeitlichen Abstand der beiden Impulse der Umsetzer 32 und 31 proportional ist, wenn diese Impulse innerhalb einer vorgegebenen Zeit aufeinander folgen. Die Amplitude am Ausgang der Auswerteschaltung 33 ist somit der Teilchengeschwindigkeit zwischen den Fokussierungsstellen A und B umgekehrt proportional.portion bs is passed through a mirror 23 and a lens onto a microscope objective 25, behind which a Aperture 26 is arranged for spatial filtering of the scattered light. That passing through the aperture 26 Light that contains two different polarization components is passed through a color filter 27, which is only blue Lets light through, passed to a Rochon prism 28, which the perpendicularly polarized light components in divides two rays 29,30. The beam 29 becomes a photoelectric converter 31 and the beam 30 one photoelectric converter 32 supplied. The converter 32 generates a photoelectric pulse each time at the focusing point A (Fig. 3), scattered light is reflected by a particle and the converter 31 generates a pulse when light is reflected by a particle at the focussing point B. The signals from the converters 31, 32 are fed to an evaluation circuit 33 which generates a pulse, the amplitude of which corresponds to the time interval of the two pulses of the converters 32 and 31 is proportional if these pulses are within a predetermined range Successive time. The amplitude at the output of the evaluation circuit 33 is thus the particle speed between the focus points A and B is inversely proportional.

Die Elemente 24 bis 33, die oben für den Strahlengang des blauen Lichts bs beschrieben worden sind, sind in gleicher Weise in dem Strahlengang des grünen Lichts gs enthalten und dort jeweils mit einem Strich gekennzeichnet. Diese Elemente 24' bis 33l entsprechen jeweils den Elementen 24 bis 33, jedoch mit der Ausnahme, daß das Farbfilter 27' ausschließlich grünes Licht durch-The elements 24 to 33, which have been described above for the beam path of the blue light bs, are contained in the same way in the beam path of the green light gs and are each marked there with a line. These elements 24 'to 33 l each correspond to the elements 24 to 33, but with the exception that the color filter 27' only passes through green light.

3H59873H5987

läßt, während das Farbfilter 27 blaues Licht durchläßt.lets while the color filter 27 transmits blue light.

In Fig. 3 ist der Strahlengang zwischen der Linse 19 und den Fokussierungsstellen A und B perspektivisch dargestellt. Man erkennt die unterschiedlich polarisierten grünen Strahlen 1g, 2g und die unterschiedlich polarisierten blauen Strahlen 1b, 2b. Die parallelen grünen Strahlen 1g, 2g gehen durch den oberen Bereich der Linse 19 hindurch und die parallelen blauen Strahlen 1b, 2b durch den unteren Bereich der Linse. Die Durchtrittssteilen der Strahlen 1g und 1b liegen auf einem gemeinsamen Durchmesser der Linse 19, während die Durchtrittsstellen der Strahlen 2g und 2b seitlich mit gleichen Abständen neben den Strahlen 1g und 1b verlaufen. Durch den Mittelpunkt der Linse 19 und durch die Fokussierupgsstelle A der Strahlen 1g und 1b geht die optische Achse 34 des Systems hindurch. Die Strahlen 1g und 1b liegen also in einer Ebene mit der optischen Achse 34. Sie konvergieren jeweils unter einem Winkel γ zur optischen Achse und schneiden sich in der Fokussierungsstelle A.In Fig. 3, the beam path between the lens 19 and the focusing points A and B is shown in perspective. You can see the differently polarized green rays 1g, 2g and the differently polarized ones blue rays 1b, 2b. The parallel green rays 1g, 2g go through the upper part of the Lens 19 through it and the parallel blue rays 1b, 2b through the lower part of the lens. The passage parts the rays 1g and 1b lie on a common diameter of the lens 19, while the passage points of the rays 2g and 2b run laterally at the same intervals next to the rays 1g and 1b. By the center of the lens 19 and through the focussing point A of the rays 1g and 1b goes the optical axis 34 of the system. The rays 1g and 1b therefore lie in one plane with the optical axis 34. They each converge at an angle γ to the optical axis and intersect at the focusing point A.

Die Strahlen 2g und 2b bilden ebenfalls einen Winkel γ zu einer Parallelen zur optischen Achse 34 und sie schneiden sich in der Fokussierungsstelle B, die von der Fokussierungsstelle A einen Abstand entlang der x..-Achse hat. Die x.-Achse verläuft rechtwinklig zur optischen Achse 34 und spannt mit dieser die als "Vektorebene" bezeichnete Ebene 35 auf. Im folgenden sei angenommen, daß der von der Fokussierungsstelle A ausgehende Vektor c in der Vektorebene 35 verläuft und mit der x..-Achse einen Winkel β einschließt. Dieser Vektor c istThe rays 2g and 2b also form an angle γ to a parallel to the optical axis 34 and they intersect in the focusing point B, those of the focusing point A a distance along the x .. axis Has. The x-axis runs at right angles to the optical axis 34 and with this spans the plane 35 referred to as the “vector plane”. In the following it is assumed that the vector c proceeding from the focusing point A runs in the vector plane 35 and with the x .. axis encloses an angle β. This vector c is

nach Betrag und Richtung zu messen.to be measured by amount and direction.

Vor der weiteren Erläuterung der Wirkungsweise seien die Fokussierungsstellen A und B gemäß Fig. 4 betrachtet. Ein Teilchen, das in Richtung des Pfeiles 36 die Fokussierungsstelle A passiert, wird an der Fokussierungsstelle B nachfolgend nicht nur dann registriert, wenn es sich exakt entlang der X1-Achse bewegt, sondern bereits dann, wenn es überhaupt eine Komponente in Richtung der X-Achse hat. Es wurde schon erwähnt, daß die Fokussierungsstellen A und B nicht punktförmig,sondern linienförmig oder zylindrisch sind. Das Teilchen, das sich gemäß Pfeil 36 bewegt, erzeugt also an der Fokussierungsstelle B ebenfalls ein Lichtsignal, dessen zeitlicher Abstarid von dem Lichtsignal, das an der Fokussierungsstelle A erzeugt worden ist, der Bewegungskomponente in Richtung der X1-Achse proportional ist. Voraussetzung ist nur, daß das Teilchen, das den Lichtstrahl 1g durchquert hat, den Lichtstrahl 2g ebenfalls durchquert. Dies bedeutet, daß das Teilchen, um ein Meßergebnis zu erzielen, sich in der Ebene der Strahlen 1g, 2g bewegen muß.Before further explanation of the mode of operation, the focusing points A and B according to FIG. 4 are considered. A particle that passes the focusing point A in the direction of the arrow 36 is subsequently registered at the focusing point B not only when it moves exactly along the X 1 axis, but also when there is any component in the X direction at all -Axis. It has already been mentioned that the focussing points A and B are not point-shaped, but linear or cylindrical. The particle that moves according to arrow 36 also generates a light signal at the focusing point B, the time difference of which from the light signal generated at the focusing point A is proportional to the movement component in the direction of the X 1 axis. The only requirement is that the particle which has passed through the light beam 1g also passes through the light beam 2g. This means that the particle must move in the plane of the rays 1g, 2g in order to obtain a measurement result.

Ein beliebig im Räume stehender Vektor c im Meßvolumen kann von den Strahlenpaaren 1g, 2g bzw. 1b, 2b dann erfaßt werden, wenn die Ebene des betreffenden Strahlenpaares so gelegt wird, daß sich der Vektor c in ihr befindet. Dies wird dadurch erreicht, daß das Bilddrehprisma 18 um die optische Achse 34 herum gedreht wird. Hierdurch dreht sich das gesamte in Fig. 3 dargestellte Strahlensystem um die optische Achse 34. Der Drehwinkel ist mit φ bezeichnet. Bei der Drehung des DrehprismasAny vector c in space in the measurement volume can be detected by the beam pairs 1g, 2g or 1b, 2b when the plane of the relevant beam pair is placed so that the vector c is in it. This is achieved in that the image rotation prism 18 is rotated about the optical axis 34 around. As a result, the entire shown in Fig. 3 rotates Ray system around the optical axis 34. The angle of rotation is denoted by φ. When rotating the rotating prism

3U59873U5987

- O ■ - O ■

18 wandern die Durchtrittspunkte der Strahlenpaare am Rand der Linse 19 auf einer Kreisbahn. Die Fokussierungsstelle A bleibt dabei in Ruhe.18, the points of passage of the pairs of rays at the edge of the lens 19 move on a circular path. The focus point A remains at rest.

Wenn gemäß Fig. 3 die Strahlenpaare im Uhrzeigersinn gedreht werden, verändert sich die Schnittlinie, an der die Ebene des Strahlenpaares 1g, 2g die Vektorebene 35 schneidet. In gleicher Weise verändert sich die Schnittlinie, in der die Ebene des Strahlenpaares 1b,2b die Vektorebene 35 schneidet. Die beiden Schnittlinien, die nach wie vor durch die Fokussierungsstelle A hindurchgehen, drehen sich und wandern in entgegengesetzte Richtungen. Dabei ergibt sich zunächst der Zustand, in dem die Ebene der Strahlen 1b,2b eine solche Richtung hat, daß der Vektor c in ihr verläuft. Wenn dies der Fall ist, wird an der Auswerteschaltung 33 des blauen Systems ein Durchgangssignal angezeigt. Wird das Bilddrehprisma 18 weitergedreht, so ergibt sich irgendwann ein Zustand, in dem der Vektor c in der Ebene der Strahlen 1g, 2g liegt. Wenn dies der Fall ist, wird an der Auswerteschaltung 33' des grünen Systems ein Durchgangssignal angezeigt. Aus den betreffenden Winkeln φ und φ^, bei denen in dem grünen bzw. in dem blauen System ein Meßwert angezeigt wird ,und aus der Größe der angezeigten Meßwerte kann der Geschwindigkeitsvektor c bestimmt werden.If the pairs of rays are rotated clockwise according to FIG. 3, the line of intersection at which the plane of the pair of rays 1g, 2g intersects the vector plane 35 changes. The line of intersection in which the plane of the pair of rays 1b, 2b intersects the vector plane 35 changes in the same way. The two cutting lines, which still go through the focussing point A, rotate and wander in opposite directions. This results in the state in which the plane of the rays 1b, 2b has such a direction that the vector c runs in it. If this is the case, a continuity signal is displayed on the evaluation circuit 33 of the blue system. If the image rotation prism 18 is rotated further, at some point a state results in which the vector c lies in the plane of the rays 1g, 2g. If this is the case, a continuity signal is displayed on the evaluation circuit 33 'of the green system. The speed vector c can be determined from the relevant angles φ and φ ^ at which a measured value is displayed in the green or blue system, and from the size of the displayed measured values.

Die Bestimmung des Vektors geschieht wie folgt:The vector is determined as follows:

Es sei angenommen, daß der Vektor c im Punkte A beliebig irgendwie im Räume steht. Durch Drehung des Bilddrehpismas 18 um die optische Achse 34 wird während einer vollen Umdrehung einmal ein Zustand erreicht, in dem der Vektor c in der Ebene der grünen Strahlen 1g,It is assumed that the vector c at point A is somewhere in space. By rotating the Image rotation prism 18 about the optical axis 34 is during of a full revolution reaches a state in which the vector c is in the plane of the green rays 1g,

2g liegt und einmal ein Zustand, in dem der Vektor c in der Ebene der blauen Strahlen 1b, 2b liegt. Diese beiden Winkel sind mit φ bzw. φ. bezeichnet. Der Nullpunkt der Winkelmessung ist an dem Bilddrehprisma 18 beliebig markiert. Die betreffenden Winkel φ und φ, , bei denen an den Auswerteschaltungen 33' bzw. 33 Signale auftreten, werden abgelesen und anhand dieser Winkel wird nach der Beziehung2g and a state in which the vector c lies in the plane of the blue rays 1b, 2b. These both angles are with φ and φ, respectively. designated. The zero point of the angle measurement is on the image rotation prism 18 marked as desired. The relevant angles φ and φ, at which the evaluation circuits 33 'and 33 signals occur, are read off and this angle is used according to the relationship

Ψ Ψ ^
Φ =
Ψ Ψ ^
Φ =

der Winkel Φ der Bezugsebene 35 bestimmt, in der der gesuchte Vektor c liegt.the angle Φ of the reference plane 35 in which the vector c is located is determined.

Durch diese Messung erhält man aber nicht nur den Winkel Φ, sondern gleichzeitig den Winkel B, den der Vektor c in der Bezugsebene 35 mit der X1-Achse einschließt. Dieser Winkel errechnet sich zuHowever, this measurement not only gives the angle Φ, but at the same time the angle B which the vector c includes in the reference plane 35 with the X 1 axis. This angle is calculated as

. +g - "b s in —----- -—. + g - "b s in —----- -—

[i = ni-c tq '■ .[i = ni-c tq '■.

Ferner giltFurthermore applies

|S| cos ρ = | S | cos ρ =

co;; —^ cot;co ;; - ^ cot;

worin ο und c, die an den Auswerteschaltungen 33' bzw. 30 g b ^where ο and c, which are connected to the evaluation circuits 33 'and 30 g b ^

abgelesenen Meßwerte sind, die von der Größe des Vektors c abhängig sind. Diese Meßwerte c und c. sind einander gleich.read measured values are dependent on the size of the vector c. These measured values c and c. are equal to each other.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

3H59873H5987

Der Winkel γ, den die Strahlenpaare 1g, 2g und 1b, 2b jeweils zur optischen Achse 34 bilden, ist in der Praxis begrenzt. Mit sphärisch geschliffenen Optiken läßt sich ein Winkel γ von etwa 6,5° mit vertretbarem Aufwand realisieren. In Fig. 5 ist der Verlauf desThe angle γ which the beam pairs 1g, 2g and 1b, 2b each form to the optical axis 34 is in FIG Practice limited. With spherically ground optics, an angle γ of approximately 6.5 ° can be justified Realize effort. In Fig. 5 is the course of the

Winkels φ - φ, als Funktion des Winkels ti bei einem g bAngle φ - φ, as a function of the angle ti for a gb

Winkel γ von 6,5° dargestellt. Man erkennt, daß diese Kurve annähernd linear verläuft, so daß auch bei kleinen Winkeln β noch gut meßbare Winkeldifferenzen Φ - Φ^ erhalten werden.Angle γ of 6.5 ° is shown. You can see that this The curve is approximately linear, so that angle differences can still be easily measured even at small angles β Φ - Φ ^ can be obtained.

Die Genauigkeit der Winkelmessung nach dem zwei Fokus-Meßverfahren hängt im wesentlichen von der Zahl der gemessenen Meßereignisse und dem Turbulenzgrad der Strömung ab. Bei kleinen Turbulenzen (< 5 %) beträgt die Meßunsicherheit 0,1 bis 0,2° und bei großen Turbulenzen (> 10 %) 0,3 bis 0,5°. Hieraus ergeben sich für die Unsicherheit bei der Bestimmung des Winkels β bei kleinen Turbulenzen 0,4 bis 0,7° und bei großen Turbulenzen 1 bis 2°. Bei den bekannten optischen Verfahren sind unter den gleichen Voraussetzungen (d.h. kompaktes Meßgerät, ein gemeinsames Objektiv, Rückwärtsstreuung) die auftretenden Meßunsicherheiten um ein Vielfaches größer.The accuracy of the angle measurement according to the two focus measurement method depends essentially on the number of measurement events measured and the degree of turbulence in the flow. With small turbulence (<5 %) the measurement uncertainty is 0.1 to 0.2 ° and with large turbulence (> 10%) 0.3 to 0.5 °. This results in the uncertainty in determining the angle β in the case of small turbulence 0.4 to 0.7 ° and in the case of large turbulence 1 to 2 °. In the known optical methods, under the same conditions (ie compact measuring device, a common lens, backward scattering), the measurement uncertainties that occur are many times greater.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Strömungsuntersuchungen vielfältige Anwendung finden. So ist beispielsweise erstmalig die Möglichkeit gegeben, bei Turbomaschinen die bisher nicht erfaßbaren Radialkomponenten der Strömungsgeschwindigkeiten in den Laufrädern zu messen.The method according to the invention can be used in flow studies find diverse application. For example, the possibility is given for the first time with turbo machines the previously undetectable radial components of the flow velocities in the impellers measure up.

-Zo*-Zo *

LeerseiteBlank page

Claims (1)

AnsprücheExpectations 1.JVerfahren zur Messung der Strömungsvektoren in Gasströmungen durch Ermittlung der Geschwindigkeit und Richtung von in einer Strömung enthaltenen optisch erfaßbaren Teilchen, bei welchem die parallelen Strahlen eines ersten Strahlenpaares (1b, 2b) an zwei dicht nebeneinanderliegenden ersten Fokussierungsstellen (A,B) fokussiert und die Fokussierungsstellen auf zwei ersten photoelektrischen Umsetzern (31,32) abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet , daß1 .J Method for measuring the flow vectors in gas flows by determining the speed and direction of optically detectable particles contained in a flow, in which the parallel rays of a first pair of rays (1b, 2b) are focused on two closely adjacent first focusing points (A, B) and the focusing points are imaged on two first photoelectric converters (31, 32), characterized in that a) ein zweites Strahlenpaar (1g,2g) aus ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Strahlen unter einem Winkel (2γ) zu dem ersten Strahlenpaar (1b, 2b) auf die Fokussierungsstellen (A,B) gerichtet und dort fokussiert wird,a) a second pair of beams (1g, 2g) of beams also running parallel to one another below an angle (2γ) to the first pair of beams (1b, 2b) on the focusing points (A, B) is directed and focused there, b) die Fokussierungsstellen (A,B) des zweiten Strahlenpaares (1g, 2g) auf zwei zweiten photoelektrischen Umsetzern (31',32') abgebildet werden,b) the focussing points (A, B) of the second pair of beams (1g, 2g) on two second ones photoelectric converters (31 ', 32') are mapped, c) die beiden Strahlenpaare (1b, 2b; 1g, 2g) gemeinsam um eine optische Achse (34) herum verschwenkt werden, die durch eine der beiden Fokussierungsstellen (A) hindurchgeht und in der Ebene der zugehörigen Strahlen (1g,1b) der beiden Strahlenpaare verläuft,c) the two pairs of beams (1b, 2b; 1g, 2g) are pivoted together around an optical axis (34) which passes through one of the two focusing points (A) and in the plane of the associated beams (1g, 1b) of the two beam pairs runs, 3H59873H5987 - yf-- yf- d) diejenigen Schwenkwinkel (φ, ,φ ) gemessen werden, bei denen für jedes Strahlenpaar an den Umsetzern (31,32; 31',32') Signale auftreten, die den Durchgang von Teilchen durch die beiden Fokussierungsstellen (A,B) dieses Strahlenpaares angeben, undd) those swivel angles (φ,, φ) measured in which signals occur for each pair of beams at the converters (31, 32; 31 ', 32'), the passage of particles through the two focussing points (A, B) of this Specify a pair of rays, and e) aus den gemessenen Schwenkwinkeln (Φκ/Φα) für beide Strahlenpaare und den gemessenen Häufigkeitswert der Vektor Cc) der Teilchengeschwindigkeit nach Richtung und Betrag bestimmt wird.e) from the measured pivot angles (Φκ / Φ α ) for both pairs of beams and the measured frequency value, the vector Cc) of the particle velocity is determined according to direction and magnitude. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der optischen Achse (34) in einer Ebene liegenden Strahlen (1g, 1b) unter gleichen Winkeln (λ) zu der optischen Achse verlaufen.2. The method according to claim 1, characterized in that with the optical axis (34) in one plane lying rays (1g, 1b) extend at the same angles (λ) to the optical axis. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Ebene (Vektorebene), in der die optische Achse (34) und der gesuchte Vektor (c) liegen, durch die Beziehung3. The method according to claim 2, characterized in that that plane (vector plane) in which the optical axis (34) and the sought vector (c) lie by the relationship φ - φ,
Φ =
φ - φ,
Φ =
bestimmt wird, wobei Φ der Winkel der Vektorebene (35) in bezug auf die optische Achse (34), φ, der Schwenkwinkel, bei dem an den Umsetzern (31,32) des ersten Strahlenpaares Durchgangssignale auftreten, und φ der Schwenkwinkel, bei dem an den Umsetzern (31',32') des zweiten Strahlenpaares Durchgangssignale auftreten, sind.is determined, where Φ is the angle of the vector plane (35) with respect to the optical axis (34), φ, the swivel angle at which transmission signals occur at the converters (31, 32) of the first pair of beams, and φ the swivel angle at which the transducers (31 ', 32') of the second pair of beams receive passage signals occur are. 3U59873U5987 yr-yr- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β des gesuchten Vektors (c) innerhalb der Vektorebene durch die Beziehung4. The method according to claim 3, characterized in that that the angle β of the vector (c) sought within the vector plane by the relationship sm
P = arc tg
sm
P = arc tg
is" <()bis "<() b tg\tg \ bestimmt wird, wobei γ die Größe des halben Winkels zwischen den Strahlenpaaren (1b, 2b; 1g, 2g) darstellt. is determined, where γ is the size of half the angle between the beam pairs (1b, 2b; 1g, 2g). 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,5. The method according to claim 4, characterized in that ->daß der Betrag des Vektors (c) durch die Beziehung-> that the amount of the vector (c) by the relation (cb oder cg)(c b or c g ) α b
cos ——τ cosß
α b
cos ——τ cosß
bestimmt wird, wobei c, bzw. c die Größen der an den Umsetzern (31,32) bzw. (31',32') für das erste bzw. das zweite Strahlenpaar bei den SchwenkwinkeIn φ^ bzw. φ gemessenen Geschwindigkeiten sind.is determined, where c and c are the sizes of the an the converters (31,32) or (31 ', 32') for the first or the second pair of rays at the pivot angles In φ ^ or φ are measured velocities. Vorrichtung zur Messung der Strömungsvektoren in Gasströmungen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Strahlerzeugungssysteme (10,12, 13,14) vorgesehen sind, von denen jedes ein Strahlenpaar (1g,2g;1b,2b) aus parallelen Strahlen erzeugt, daß die Ebene, in der die Strahlen eines Strahlenpaares (1g,2g) liegen, unter einem spitzen Winkel (2γ) zu der EbeneDevice for measuring the flow vectors in gas flows, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that two beam generation systems (10, 12, 13, 14) are provided, each of which generates a pair of beams (1g, 2g; 1b, 2b) from parallel beams, that the plane in which the rays of a pair of rays (1g, 2g) lie at an acute angle (2γ) to the plane 3U59873U5987 verläuft, in der Ebene des anderen Strahlenpaares (1b,2b) liegen und daß eine Einrichtung (18) zum simultanen Drehen der Strahlenpaare (1g,2g,1b,2b) um eine gemeinsame Achse (34) vorgesehen ist.runs in the plane of the other pair of rays (1b, 2b) lie and that a device (18) for simultaneous rotation of the beam pairs (1g, 2g, 1b, 2b) by one common axis (34) is provided. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl eines Lasers (10) in einem dichroitischen Strahlenteiler (12) in zwei Strahlen (g,b) mit unterschiedlichen Farben aufgeteilt wird, daß diese beiden Strahlen einem Polarisations-Strahlteiler (17) zugeführt werden, der eine Aufteilung jedes Strahles (g,b) in zwei parallele, unterschiedlich polarisierte Strahlen (1g,2g;1b,2b) durchführt, daß die insgesamt vier Strahlen mit Abständen von der optischen Achse (34) über ein Bilddrehprisma (18) und eine Sammeloptik (19) paarweise auf die beiden Fokussierungsstellen (A,B) gerichtet werden und daß ein auf die Fokussierungsstellen (A,B) gerichtetes Linsensystem eine die Strahlenpaare (29,30; 29',3O1) voneinander trennende und auf unterschiedliche Auswerteeinrichtungen (31,32,33;31',32',33') leitende Einrichtung (22,23;24 bis 28;24' bis 28') aufweist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the beam of a laser (10) in a dichroic beam splitter (12) is divided into two beams (g, b) with different colors, that these two beams are a polarization beam splitter (17) which splits each beam (g, b) into two parallel, differently polarized beams (1g, 2g; 1b, 2b) so that the total of four beams are spaced from the optical axis (34) via an image rotating prism (18 ) and a collecting optics (19) are directed in pairs to the two focusing points (A, B) and that a lens system directed to the focusing points (A, B) separates and opens the pairs of beams (29,30; 29 ', 3O 1) has different evaluation devices (31,32,33; 31 ', 32', 33 ') conducting device (22,23; 24 to 28; 24' to 28 '). 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Strahlen (1g,1b),von denen jeder einem der Strahlenpaare angehört, in dem Bilddrehprisma (8) einen gemeinsamen Durchmesser des Bilddrehprismas schneiden.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that two beams (1g, 1b), each of which belongs to one of the beam pairs, in the image rotation prism (8) a common diameter of the image rotation prism cut.
DE19813145987 1981-11-20 1981-11-20 "Method and device for measuring the flow vectors in gas flows" Expired DE3145987C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813145987 DE3145987C2 (en) 1981-11-20 1981-11-20 "Method and device for measuring the flow vectors in gas flows"
GB08232927A GB2109548B (en) 1981-11-20 1982-11-18 Methods of and apparatus for measuring flow vectors in streams of gas
DK515882A DK159946C (en) 1981-11-20 1982-11-19 METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING GAS FLOW VECTORS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813145987 DE3145987C2 (en) 1981-11-20 1981-11-20 "Method and device for measuring the flow vectors in gas flows"

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3145987A1 true DE3145987A1 (en) 1983-06-01
DE3145987C2 DE3145987C2 (en) 1983-11-17

Family

ID=6146794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813145987 Expired DE3145987C2 (en) 1981-11-20 1981-11-20 "Method and device for measuring the flow vectors in gas flows"

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE3145987C2 (en)
DK (1) DK159946C (en)
GB (1) GB2109548B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0150396A1 (en) * 1983-12-24 1985-08-07 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Method and apparatus for optically measuring the flow of a fluid
DE3729648A1 (en) * 1987-09-04 1989-03-16 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE FLOW RATE IN WIND CHANNELS
DE3909621A1 (en) * 1989-03-23 1990-09-27 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Speed measuring method

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3631900A1 (en) * 1986-09-19 1988-04-07 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt DEVICE FOR MEASURING FLOW VECTORS IN GAS FLOWS
DE3631901C1 (en) * 1986-09-19 1988-02-04 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Device for measuring flow vectors in gas flows
DE3712153C1 (en) * 1987-04-10 1988-07-14 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Process for the measurement of flow vectors in gas flows
US4887213A (en) * 1987-07-31 1989-12-12 The Titan Corporation System for, and methods of, providing for a determination of the movement of an airborne vehicle in the atmosphere
US4989969A (en) * 1988-06-30 1991-02-05 Hughes Danbury Optical Systems, Inc. Time of flight velocimeter

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2449358B2 (en) * 1974-10-17 1977-03-10 Deutsche Forschung»- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000Köln DEVICE FOR MEASURING FLOW VECTORS IN GAS FLOWS

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2449358B2 (en) * 1974-10-17 1977-03-10 Deutsche Forschung»- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000Köln DEVICE FOR MEASURING FLOW VECTORS IN GAS FLOWS

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0150396A1 (en) * 1983-12-24 1985-08-07 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàœNchen Gmbh Method and apparatus for optically measuring the flow of a fluid
DE3729648A1 (en) * 1987-09-04 1989-03-16 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE FLOW RATE IN WIND CHANNELS
DE3909621A1 (en) * 1989-03-23 1990-09-27 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Speed measuring method

Also Published As

Publication number Publication date
DK159946C (en) 1991-05-21
DK515882A (en) 1983-05-21
GB2109548B (en) 1985-02-20
DE3145987C2 (en) 1983-11-17
DK159946B (en) 1990-12-31
GB2109548A (en) 1983-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2156617C3 (en) Device for determining the position of the plane of maximum amplitude of a spatial frequency, for example in the case of a range finder
DE69029723T2 (en) METHOD FOR DETERMINING THE SIZE AND SPEED OF SPHERICAL PARTICLES USING THE PHASE AND INTENSITY OF LIGHT DISTRIBUTED
DE3937851A1 (en) LASER DOPPLER SPEED METER
DE3507407A1 (en) FLOW CYTOMETER
DE2602001A1 (en) INSPECTION PROCEDURE FOR SEPARATELY DETECTING DIFFERENT WORKPIECE SURFACE DEFECTS AND ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE PROCEDURE
DE2533461A1 (en) ARRANGEMENT FOR DETERMINING THE SETTING DEVIATION OF AN OPTICAL READING HEAD IN RELATION TO A READING AREA
DE2448651A1 (en) Wire diameter contactless measuring device - is for the dimensional metrology of wires in a drawing plant
DE4443069C2 (en) Method for measuring flow vectors in gas flows
DE3431739C2 (en)
DE19636711A1 (en) Improvements in or regarding spectrometers
DE3145987C2 (en) &#34;Method and device for measuring the flow vectors in gas flows&#34;
DE3712153C1 (en) Process for the measurement of flow vectors in gas flows
DE2903529A1 (en) METHOD FOR MEASURING DISTANCES AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE METHOD
DE69421877T2 (en) Laser probe for speed and incline measurement
DE3631900A1 (en) DEVICE FOR MEASURING FLOW VECTORS IN GAS FLOWS
DE3323249A1 (en) SIGNAL ANALYZER
DE2637844C2 (en) Method and arrangement for the separate evaluation of image content according to two coordinate directions of movement
DE3931119C1 (en) Simultaneously measuring size and speed of particles and bubbles - applying pair of crossing beams of different wavelengths and intensity distribution to multiphase carrying stream
DE3148867A1 (en) Method and device for determining the speed of light-scattering objects such as molecules, small particles or the like
DE3106025A1 (en) Method and device for rapid measurement of local velocity components in a velocity field
DE3631901C1 (en) Device for measuring flow vectors in gas flows
EP0937229B1 (en) Interferometric measuring device for form measurement on rough surfaces
EP0013729B1 (en) Optical measuring device for etching rates of opaque materials
DE19856400B4 (en) Method and device for the direct phase measurement of radiation
DE2221894C2 (en) Doppler frequency shift speed measurement - using two measurement receivers with polarisers producing phase shift

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DEUTSCHE FORSCHUNGSANSTALT FUER LUFT- UND RAUMFAHR

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 5

8339 Ceased/non-payment of the annual fee