5. ОПТИЧЕСКИЕ РАСХОДОМЕРЫ
Разработка оптических квантовых генераторов
и связанного с ними метода оптического гетеродинирования открывают возможность создания измерителей скорости потоков газов и жидкостей, основанных на эффекте Френеля. К достоинствам таких устройств можно отнести: высокое временное и пространственное разрешение, широкцй диапазон измеряемых скоростей.
На рис. VI.23 показана схема расходомера, основанного на эффекте изменения скорости света в движущейся среде. Световой поток после прохождения через светофильтр делится при помощи
полупрозрачного зеркала на два потока равной интенсивности. Эти потоки обходят контур интерферометра в противоположных направлениях, смешиваются на выходе интерферометра и образуют интерференционную картину. Диафрагма пропускает на фотоприемник часть интерференционной картины. Величина фототока, пропорциональная интенсивности света, достигшего фотоприемника, регистрируется.
Рис. VI.23. Схема оптического расходомера, действующего на основе эффекта Френеля: 1 — трубопровод; 2, 5 — устройства для крепления зеркала; 3,4 — зеркала; 6, 11 — прозрачные окна; 7 — фотоприемник; 8 — регистрирующее устройство; 9 — светоделительная пластина; 10 — источник света
Рис. VI.24. Градуировочная зависимость лазерного измерителя скорости потока
Как известно, эффект Френеля заключается в том, что в прозрачной движущейся среде свет изменяет свою скорость на величину
где
— коэффициент преломления среды;
— скорость среды.
Для кольцевого лазера скорость света, проходящего через движущуюся среду в пределах полости резонатора, определяется по формуле
где с — скорость света.
Скорость вещества
может быть определена через сдвиг частот
следующим образом:
где
— длина пути луча в движущейся среде:
— общая длина пути в резонаторе лазера;
— длина волны излучений лазера.
Градуировочная зависимость лазерного расходомерного устройства показана на рис. VI.24