[go: up one dir, main page]

DD262920B5 - Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen - Google Patents

Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen Download PDF

Info

Publication number
DD262920B5
DD262920B5 DD30583187A DD30583187A DD262920B5 DD 262920 B5 DD262920 B5 DD 262920B5 DD 30583187 A DD30583187 A DD 30583187A DD 30583187 A DD30583187 A DD 30583187A DD 262920 B5 DD262920 B5 DD 262920B5
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
spatial frequency
grating
fiber
frequency filter
differential
Prior art date
Application number
DD30583187A
Other languages
English (en)
Other versions
DD262920A1 (de
Inventor
Frank Dipl-Phys Astalosch
Alfred Dr-Ing Hofmann
Lothar Kaempfe
Guenther Dr-Ing Koertel
Dieter Dr Sc Techn Petrak
Erwin Dipl-Ing Przybilla
Original Assignee
Petrak Dieter Dr Sc Nat
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 Petrak Dieter Dr Sc Nat filed Critical Petrak Dieter Dr Sc Nat
Priority to DD30583187A priority Critical patent/DD262920B5/de
Priority to DE19883826113 priority patent/DE3826113A1/de
Publication of DD262920A1 publication Critical patent/DD262920A1/de
Publication of DD262920B5 publication Critical patent/DD262920B5/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/18—Measuring 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
    • G01P5/20—Measuring 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/661—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters using light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light

Landscapes

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

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Es ist bekannt, bei der berührungslosen Geschwindigkeitsmessung das Ortsfilterverfahren anzuwenden, wobei die örtliche Filterwirkung gitterartiger Strukturen zur gezielten Umsetzung der Teilchengeschwindigkeit in ein schmalbandiges Signal ausgenutzt wird. Beim faseroptischen Ortsfilter besteht das optische System im wesentlichen aus einer gitterförmigen Lichtleitfaseranordnung, der das Licht auf geeignete Weise zugeführt wird.
Gemäß DD-PS 142606 und Freiberger Forschungsheft A661 „Neuere Meßergebnisse und theoretische Betrachtungen zur feststoffbeladenen Glasströmung in vertikalen Rohrleitungen", Leipzig 1983, S.46-55, besteht eine entsprechende Vorrichtung zur Geschwindigkeitsermittlung von Teilchen aus einem faseroptischen Ortsfrequenzfilter ohne Abbildungsoptik dei gestalt, daß flexible Lichtleitfasern als Lichtempfängerfasern stirnseitig in der optischen Wirkungsfläche einer Meßflanke mündsn. Die Mündungsflächen sind längs einer Linie, der Gitterachse, in äquidistantem Abstand angeordnet, so daß die erwähnte gitterartige Struktur entsteht. Diese sei als Einfachgitter bezeichnet. Die anderen Enden der Lichtempfängerfasern sind auf eine optoelektronische Wandleranordnung geführt, welche über einen Verstärker auf einen Frequenzanalysator geschaltet ist. Die Beleuchtung der Teilchen, deren Geschwindigkeit ermittelt werden soll, erfolgt durch einer Lichtquelle zugeordnete Beleuchtungslichtleitfasern. Beim Absorptionsverfahren münden diese gegenüber der optischen Wirkungsfläche der Meßflanke, welche das faseroptische Ortsfrequenzfilter enthält, so daß sich die Teilchen zwischen Beleuchtungslichtleitfasern und Ortsfrequenzfilter befinden. Das heißt, das durch die Teilchen absorbierte Licht wird zur Messung verwendet. Dagegen münden beim Reflexionsverfahren die Beleuchtungslichtleitfasern gleichfalls in der optischen Wirkungsfläche der Meßflanke, so daß das von den Teilchen reflektierte Licht zur Messung verwendet wird.
Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es erforderlich, die Gitterachse des faseroptischen Ortsfrequenzfilters exakt mit der Bewegungsrichtung der Teilchen, deren Geschwindigkeit ermittelt werden soll, in Übereinstimmung zu bringen. Abweichungen führen zu einer Verringerung der Selektivität. Es ist also notwendig, die Bewegungsrichtung der Teilchen zu ermitteln und die optische Wirkungsfläche der Meßflanke der Vorrichtung in der Wirkungsfläche verdrehbar auszuführen. Sollten Geschwindigkeitskomponenten in einer Ebene ermittelt werden, so ist (sofern die Ebene parallel zur optischen Wirkungsfläche der Meßflanke verläuft) die Gitterachse des Ortsfrequenzfilters nacheinander in die jeweilige Bewegungsrichtung zu verdrehen und eine Messung durchzuführen. Da allerdings beiden Messungen auf Grund ihres zeitlichen Versatzes nicht das gemeinsame ,Meßvolumen zugrunde liegt, ist diese Methode grundsätzlich fehlerbehaftet.
Insbesondere ist die Anwendung dieser bekannten Vorrichtung problematisch bei Undefinierten, regellosen Teilchenbewegungen im Raum.
Im Gegensatz zu den Einfachgittern gemäß den vorstehend benannten Quellen ist es nach DE-OS 2809 355 bereits bekannt, ein faseroptisches Ortsfrequenzfilter aus zwei Gruppen von Lichtempfängerfasern aufzubauen, wobei die Mündungsflächen längs der Gitterachse äquidistant so angeordnet sind, daß immer abwechselnd eine Faser der einen und eine der anderen Gruppe angehört. Diese Ortsfrequenzfilter seien als Differenzgitter bezeichnet. Sie gestatten eine höhere Selektivität und die Unterdrückung der niederfrequenten Signalanteile sowie die Oberwellen, so daß eine wesentliche Verbesserung der Signalgüte zu verzeichnen ist. Jedoch ist die exakte Ausricntung der Gitterachse zur Bewegungsrichtung bzw. zu zwei Bewegungskomponenten der Teilchen mit obengenannten nachteiligen Folgen gleichfalls erforderlich. Räumliche Messungen sind nicht möglich.
Gemäß DD-PS 243 119 ist weiterhin ein faseroptisches Differenzgitter bekannt, dessen Gitterelemente jeweils aus rechtwinklig zur Gitierachse angeordnete Lichtempfängerfaserbündeln besteht. Mit dieser Vorrichtung ist die Erfassung von Teilchenbewegungen mit einer bestimmten Neigung zur Gitterachse (in der Wirkungsfläche des faseroptischen Differenzgitters) möglich, wobei jedoch die Größe der Neigung von der Breite der Lichtempfängerfaserbündel abhängig ist. Jedoch ist bei dieser Vorrichtung gleichfalls nur die Erfassung der Bewegungskomponente in Richtung der Gitterachse möglich. Aus diesem Grunde muß auch bei dieser bekannten Vorrichtung die Gitterachse grundsätzlich in Richtung der Teilchenbewegung ausgerichtet sein; die Erfassung von zwei Geschwindigkeitskomponenten in einer Ebene (parallel zur optischen Wirkungsfläche) erfordert zwei Meßvorgänge bei verdrehter optischer Wirkungsfläche/Gitterachse. Die Geschwindigkeitsmessung räumlicher Teilchenbewegungen ist nicht möglich.
Ziel der Erfindung
Es ist Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der in einem einzigen und gleichzeitigen Meßvorgang alle Geschwindigkeitskomponenten insbesondere bei räumlicher Teilchenbewegung ermittelbar und dabei Meßfehler weitgehend vermieden sind.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ermittlung der räumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenströmungen, wobei sich die Teilchen zwischen oder neben einer Lichtquelle zugeordneten Beleuchtungslichtleitfasern und einem faseroptischen Ortsfrequenzfilter befinden, welches aus gitterartig längs einer Gitterachse angeordneten Lichtempfängerfasern besteht und einer optoelektronischen Wandleranordnung zugeordnet ist, die über Verstärker auf einen Frequenzanalysator geschaltet ist, zu schaffen, wobei dem Meßvorgang ein weitgehend gemeinsames Meßvolumen, welches die bewegten Teilchen enthält, zugrunde gelegt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für jede Bewegungskoordinate der Teilchen ein faseroptisches Ortsfrequenzfilter vorgesehen ist, wobei die Ortsfrequenzfilter eng benachbart angeordnet und ihnen jeweils Beleuchtungslichtleitfasern zugeordnet sind sowie deren Gitterachsen parallel zu den Bewegungskoordinaten verlaufen, und jedes Ortsfrequenzfilter über jeweils eine optoelektronische Wandleranordnung und Verstärker auf einen mehrkanaligen Frequenzanalysator geführt ist.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei faseroptische Ortsfrequenzfilter in einer gemeinsamen optischen Wirkungsfläche vereinigt sind und deren Gitterachsen in dieser Wirkungsfläche liegen, welche parallel zu zwei Bewegungskoordindten der Teilchen verläuft.
Zwecks Ermittlung räumlicher Geschwindigkeitskomponenten ist es vorteilhaft, daß ein drittes faseroptisches Ortsfrequenzfilter, dessen Gitterachse der dritten Bewegungskoordinate der Teilchen parallel ist, in einer weiteren optischen Wirkungsfläche angeordnet ist, welche vorzugsweise rechtwinklig zur gemeinsamen optischen Wirkungsfläche der beiden vereinigten Ortsfrequenzfilter verläuft.
Dabei sind in einer fertigungstechnisch günstigen ersten Variante die Lichtempfängerfasern der beiden vereinigten sowie des dritten faseroptischen Ortsfrequenzfilters jeweils zu gesonderten Faserbündeln zusammengefaßt, wobei das Faserbündel des dritten Ortsfrequenzfilters unmittelbar nach der optischen Wirkungsfläche vorzugsweise rechtwinklig abgebogen ist.
In einer weiteren fertigungstechnisch günstigen Variante sind die Lichtempfängerfasern der beiden vereinigten sowie des dritten faseroptischen Ortsfrequenzfilters jeweils zu gesonderten Faserbündeln zusammengefaßt, wobei das Faserbündel des dritten Ortsfrequenzfilters im Bereich dessen optischer Wirkungsfläche schräg zur gemeinsamen optischen Wirkungsfläche abgetrennt ist.
Die faseroptischen Ortsfrequenzfilter können als Einfachgitter ausgeführt sein, deren Gitterachsen sich rechtwinklig kreuzen. Zur Erhöhung der Genauigkeit sind die faseroptischen Ortsfrequenzfilter als Differenzgitter ausgeführt, wobei jedes Differenzgitter über jeweils zwei optoelektronische Wandler und einen Differenzverstärker auf je einen Kanal des mehrkanaligen Frequenzanalysators geschaltet ist. Dabei kann jedes Differenzgitter aus einer Reihe sich in der jeweiligen Gitterachse erstreckenden Lichtempfängerfasern bestehen und beide vereinigte Differenzgitter sind in Form eines Winkels oder eines Kreuzes angeordnet.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht jedes Differenzgitter aus Gitterelementen, welche linienförmig rechtwinklig zur jeweiligen Gitterachse angeordnete Lichtempfängerfasern enthalten; die Gitterachsen beider vereinigter Differenzgitter kreuzen sich rechtwinklig und die Lichtempfängerfasern beider vereinigter Differenzgitter sind in Form einer Matrix angeordnet, wobei Zeilen der Matrix die Gitterelemente des einen und Spalten die Gitterelemente des anderen Differenzgitters enthalten.
Bei Anwendung des Reflexionsverfahrens sind zweckmäßigerweise die Beleuchtungslichtleitfasern in die Gitteranordnung der faseroptischen Ortfrequenzfilter eingeordnet. Vorteilhaft ist es, daß in die matrizenförmige Anordnung der Lichtempfängerfasern beider vereinigter Differenzgitter Spalten und/oder Zeilen mit Beleuchtungslichtleitfasern eingefügt
Um in jeder Koordinatenrichtung eine gleiche Empfindlichkeit und einen gleichen Frequenzbereich zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Gitterkonstanten der faseroptischen Ortsfrequenzfilter gleichgroß und daß die jeweilige Anzahl der Gitterelemente der Ortsfrequenzfilter gleich sind.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeipielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
Fig. 1: die räumliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Ermittlung von zunächst zwei
Geschwindigkeitskomponenten, Fig. 2: die Ansicht auf die gemeinsame optische Wirkungsfläche zweier erfindungsgemäß vereinigter faseroptischer Ortsfrequenzfilter als Differenzgitter (in anderem Maßstab),
Fig.3: eine Ansicht gemäß Fig. 2 mit einfacheren faseroptischen Ortfrequenzfiltern (verkleinert), Fig. 4: eine Ansicht gemäß Fig. 2 mit einer anderen Gitteranordnung (verkleinert), Fig. 5: eine Ansicht gemäß Fig. 2 mit faseroptischen Einfachgittern (verkleinert), Fig. 6: eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit der Anordnung der Faserbündel für die Ermittlung von drei
Geschwindigkeitskomponenten, Fig. 7: eine andere Variante gemäß Fig. 6.
Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel besteht eine orfindungsgemäße Vorrichtung für die Ermittlung von (zunächst) zwei Geschwindigkeitskomponenten (die dritte Komponente möge = 0 oder vernachlässigbar sein) aus einem Schaft 1 (Fig. 1), welcher über nicht gezeichnete Befestigungsvorrichtungen in einer Rohrleitung — in der sich eine Mehrphasenströmung befindet — angeordnet werden kann.
Am Schaft 1 schließt sich ein Sondenrohr 2 an, welches flexible Lichtleitfasern enthält. Diese münden, wie weiter unten genauer beschrieben, stirnseitig bezüglich des Sondenrohrs 2 in einer optischen Wirkungsfläche 3, welche aus einer speziellen Anordnung von zwei faseroptischen Ortsfrequenzfiltern 4 besteht (s. u.|. Die Lichtleitfasern werden in Beleuchtungslichtleitfasern 5 und Lichtempfängerfasern 6 eingeteilt. Da die Vorrichtung gemäß Fig. 1 bezüglich der Beleutung
der Teilchen der Mehrphasenströmung für Absorptions- und Reflexionsbetrieb ausgelegt ist, sind—für den Reflexionsbetriebin der optischen Wirkungsfläche 3 Beleuchtungslichtleitfasern 5 in die faseroptischen Ortsfrequenzfilter 4 eingeordnet. Für den Absorptionsbetrieb sind, der optischen Wirkungsfläche 3 gegenüberliegend, weitere Beleuchtungslichtleitfasern 5 in einem faseroptischsn Lichtgeber 7 vorgesehen, welcher am Schaft 1 befestigt ist.
Die der optischen Wirkungsfläche 3 abgewandten Enden der Beleuchtungslichtleitfasern 5 sind — im Inneren des Schaftes 1 — mit einem Lichtleitkabel 8 verbunden, welches auf eine Lichtquelle 9 (z. B. eine Halogenlampe enthaltend) geführt ist. Die der optischen Wirkungsfläche 3 abgewandten Enden der Lichtempfängerfasern 6 sind — gleichfalls im Inneren des Schaftes 1 — auf eine optoelektronische Wandleranordnung, im Beispiel bestehend aus Fotodioden, geführt. Diese sind über Verstärker und ein Kabel 10 mit einer Auswerteelektronik 11, enthaltend einen mehrkanaligen Frequenzanalysator, verbunden. Der Auswerteelektronik 11 ist als Ausgabegerät ein Drucker 12 zugeordnet.
Der Schaft 1 der Vorrichtung ist in der der Mehrphasenströmung aufnehmenden Rohrleitung so positioniert, daß sich die Teilchen 13 der Mehrphasenströmung im wesentlichen in einer Ebene bewegen, die parallel zur optischen Wirkungsfläche 3 ist (Fig. 1). Entsprechend ist der optischen Wirkungsfläche 3 ein kartesisches Koordinatensystem x, y zugeordnet, d. h. der Geschwindigkeitsvektor ν der Teilchen 13 kann in die Geschwindigkeitskomponenten Vx und vv aufgeteilt werden. Die optische Wirkungsfläche 3 ist in der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) als gemeinsame optische Wirkungsfläche 3.1 ausgeführt, da, wie im folgenden dargestellt, in ihr zwei faseroptische Ortsfrequenzfilter 4 (nicht explizit dargestellt) vereinigt sind. In ein er einfachen Ausführungsform (Fig. 5) sind diese Ortsfrequenzfilter 4 als Einfachgitter 4.1 ausgeführt, d. h. den Koordinaten x, y sind Gitterachsen Gx, Gy parallel, auf denen im äquidistanten Abstand (Gitterkonstante Cx, Cy) die Mündungsflächen der Lichtempfängerfasern 6.1 (mit Schrägkreuz gekennzeichnet) und 6.2 (mit Kreuz gekennzeichnet) angeordnet sind. Zusätzlich sind (zur Realisierung des Reflexionsverfahrens) Beleuchtungslichtleitfasern 5 eingeordnet. Zur Erhöhung der Genauigkeit werden jedoch als faseroptische Ortsfrequenzfilter 4 Differenzgitter 4.2 eingesetzt (Fig. 2, Fig. 3, Fig.4).
Gemäß Fig. 3 und 4 kreuzen sich die Gitterachsen Gx, Gy kreuz- oder winkelförmig, wobei jeweils den GiUerachsen Gx, Gy zwei Gruppen von Lichtempfängerfasern 6.1, 6.2 (mit Schrägkreuz bzw. Kreuz gekennzeichnet) und 6.3,6.4 (links- bzw. rechtsschräg schraffiert) mit den Gitterkonstanten Cx, Cy zugeordnet sind. Wie oben sind wieder Beleuchtungsleitfasern 5 eingeordnet. Eine bevorzugte Ausführungsform der gemeinsamen optischen Wirkungsfläche 3.1 aus zwei Differenzgittern 4.2 stellt Fig. 2 dar. Dabei kreuzen sich die Gitterachsen Gx, Gy gleichfalls; jeder Gitterachse Gx, Gy sind jedoch Gitterelemente A, B, E, D zugeordnet, welche aus einem linienförmigen Bündel von Lichtempfängerfasern 6.1 bis 6.4 bestehen und welche rechtwinklig zur jeweiligen Gitterachse Cx, Gy angeordnet sind. So ist die (mit Schrägkreuz gikennzeichnete) erste Gruppe von Lichtempfängerfasern 6.1 des Differenzgitters 4.2y aus Gitterelementen A aufgebaut, die je ein Bündel von Lichtempfängerfasern 6.1 enthalten, welches sich linienförmig rechtwinklig zur Gitterachse Gy erstreckt. Das gleiche gilt für die (für Kreuz gekennzeichnete) zweite Gruppe von Lichtempfängerfasern 6.2 des Diffei enzgitters 4.2y, der Gitterelemente mit B bezeichnet seien.
Analog besteht das der Gitterachse Gx zugeordnete Differenzgitter 4.2x aus zwei Gruppen von Gitterelementen E, D, wobei Gitterelement E aus je einem Bündel von Lichtempfängerfasern 6.3 (rechtsschräg schraffiert) und Gittei element D aus je einem Bündel von Lichtempfängerfasern 6.4 (linksschräg schraffiert) besteht und die Gitterelemente E, D sich linienförmig rechtwinklig zur Gitterachse Gx erstrecken. Zum Erreichen einer kleinen Bauform sind die Lichiempfängerfasern 6.1 bis 6.4 in Form einer Matrix angeordnet (Fig. 2), deren Zeilen die Gitterelemente A, B des einen Differenzgitters 4.2y und deren Spalten die Gitterelemente E, D des anderen Differenzgitters 4.2x enthalten. In dieser Matrix sind Spalten mit Beleutungslichtleitfasern 5 eingefügt. Analog könnten auch Zeilen mit Beleuchtunglichtleitfasern 5 eingefügt sein. Das Beispiel gemäß Fig.2 stellt eine besonders zweckmäßige Ausführungsform dar. Es wären aber auch andere Formen der matrixartigen Anordnung der Lichtempfänger- und Beleuchtungslichtleitfasern möglich. So können bei einer quadratischen Matrix auch schräg verlaufende Spalten und Zeilen den Ortsfrequenzfiltern in x-bzw. y-Richtung zugeordnet sein.
Um in jeder Koordinate x, y eine gleiche Empfindlichkeit und einen gleichen Frequenzbereich zu erreichen, ist es zweckmäßig, die Gitterkonstanten Cx, Cy und auch die Anzahl der Gitterelemente A, B, E, D in Richtunq der Gitterachsen Gx, Gy gleichgroß auszuführen. Das gilt in analoger Weise auch für die Gitterausführungen nach den Figuren 3-5, wo die Gitterelemente durch die stirnseitigen Mündungsflächen der Lichtempfängerfasern 6 in der optischen Wirkungsfläche 3 (3.1) gebildet sind. Die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels:
Ein Teilchen 13 der Mehrphasenströmung bewege sich mit einer Geschwindigkeit entsprechend dem Geschwindigkeitsvektor ν im Raum unmittelbar vor der gemeinsamen optischen Wirkungsfläche 3.1 (Reflexionsbetrieb) bzw. zwischen dieser und vor dem faseroptischen Lichtgeber 7 (Absorptionsbetrieb). Dieser Raum sei als Meßvolumen bezeichnet.
Bei der Bewegung des Teilchens 13 durch das Meßvolumen erzeugt dieses Teilchen 13 infolge seiner Beleutung durch die Beleuchtungslichtleitfasern' 5 ein sich mit der Geschwindigkeit des Teilchens 13 bewegendes Lichtintensitätsmuster auf der gemeinsamen optischen Wirkungsfläche 3.1 bzw. den beiden entsprechend vereinigten faseroptischen Ortsfrequenzfiltern 4 gemäß Fig. 2 bis 5. Dementsprechend verursacht die Geschwindigkeitskomponente Vx des Teilchens 13 ein Lichtintensitätsmuster auf dem der Gjtterachse Gx zugeordneten Einfachgitter 4.1 χ (Fig. 5) bzw. dem Differenzgitter 4.2x (Fig. 2 bis 4), und die Geschwindigkeitskomponente Vy ein dieser entsprechenden Muster auf dem der Gitterachse Gy zugeordneten Einfachgitter 4.1y (Fig. 5) bzw. dem Differenzgitter 4.2y (Fig. 2 bis 4). Durch die den Ortsfrequenzfilter 4 zugeordneten Fotodioden werden Geschwindigkeitsproportionale, zeitlich begrenzte elektrische Signale erzeugt, welche über Verstärker (Einfachgitter 4.1) bzw. Differenzgitter (Differenzverstärker 4.2) jeweils einem Kanal (je Komponente) des mehrkanaligen Frequenzanalysator zugeführt wet den. Dieser ermittelt die den Komponenten zugeordneten Signalfrequenzen fx, fy, woraus sich die jeweilige Geschwindigkeitskomponente
VxMx-Cx (1)
Vy = fy · Cy
bzw. über bekannte Beziehungen Größe und Lage des Geschwindigkeitsvektors V errechnen und über den Drucker 12 ausgeben
Das zweite Ausführungsbeispiel (Fig.6) betrifft eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Ermittlung von drei Geschwindigkeitskomponenten unter Anwendung des Reflexionsverfahrens. Schaft 1, Sondenrohr 2 und stirnseitig
angeordnete optische V/irkungsfläche 3 als gemeinsame optische Wirkungsfläche 3.1 — bestehend aus einer Vereinigung der zwei den Koordinaten x, y zugeordneten faseroptischen Ortsfrequenzfilter 4 — sind analog zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 5. Der faseroptische Lichtgeber 7 wurde weggelassen, könnte jedoch bei Anwendung des Absorbtionsverfahrens in analoger Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt sein. Neben dem Sondenrohr 2 ist ein zweites Sondenrohr 14 vorgesehen, welches ein weiteres Bündel von Lichtempfängerfasern 6 enthält. Diese münden stirnseitig in der weiteren optischen Wirkungsfläche 3.2, wobei das zweite Sondenrohr 14 unmittelbar vor seinem vorderen Ende rechtwinklig abgebogen ist. Die weitere optische Wirkungsfläche 3.2 ist somit rechtwinklig zur gemeinsamen optischen Wirkungsfl&~he 3.1, d. h. parallel zur z-Achse eines räumlichen Koordinatensystems x, y, z. Dieser weiteren optischen Wirkungsfläche 3.2 ist ein drittes faseroptisches Ortsfrequenzfilter 4 zugeordnet, dessen Gitterachse Gz der z-Achse parallel ist und welches als Einfachgitter (analog zu Fig. 5) oder als Differenzgitter (analog zu Fig. 2-4) —je nach Ausführung der beiden vereinigten faseroptischen Ortsfrequenzfilter 4 der Koordinaten χ undy— ausgeführt ist. Bei Bewegung der Teilchen 13 durch das Meßvolumen, welches durch den Raum unmittelbar vor der gemeinsamen optischen Wirkungsfläche 3.1 und der weiteren optischen Wirkungsfläche 3.2 bestimmt ist, erzeugen diese Teilchen 13 infolge der Beleutung durch die in die drei faseroptischen Ortsfrequenzfilter 4 eingefügten Beleutungslichtleitfasern 5 auf jeder optischen Wirkungsfläche 3.1 und 3.2 sich mit den Geschwindigkeitskomponenten Vx, Vy, Vz bewegende Lichtintensitätsmuster, welche über die den aseroptischen Ortsfrequenzfiltern 4 zugeordneten Fotodioden entsprechende elektrische Signale auslösen. Diese werden analog zum 1. Ausführungsbeispiel ausgewertet.
Das dritte Ausführungsbeispiel (Fig. 7) dient gleichfalls der Ermittlung von drei Geschwindigkeitskomponenten. Es enthält im Vergleich zu Fig. 6 eine ggf. fertigungstechnisch günstigere Gestaltung des weiteren Bündels von Lichtempfängerfaser.i 6, die im zweiten Sondenrohr 14 aufgenommen sind. Dazu ist dessen vordere Stirnfläche schräg !getrennt, d.h. die weitere optische Wirkungsfläche 3.2, in der die Lichtempfängerfasern 6 des dritten, der Koordinate ζ züge dneten faseroptischen Ortsfrequenzfilters 4 münden, verläuft schräg zur gemeinsamen optischen Wirkungsflät e 3.1. Dementsprechend verläuft auch die Gitterachse G, schräg zur z-Koordinate, so daß vom dritten faseroptischen Ortsfrequenzfilter 4 auch der y-Achse zugeordnete Signale aufgenommen werden. Diese sind unter Nutzung der Signale, die vom der y-Achse zugeordneten Ortsfrequenzfilter 4 der gemeinsamen optischen Wirkungsfläche 3.1 aufgenommen werden, zu korrigieren.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Ermittlung der räumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenströmungen, wobei sich die Teilchen zwischen oder neben einer Lichtquelle zugeordneten Beleuchtungslichtleitfasern und einem faseroptischen Ortsfrequenzfilter befinden, welches aus gitterartig längs einer Gitterachse angeordneten Uchtempfängerfasem besteht und einer optoelektronischen Wandleranordnung zugeordnet ist, die über Verstärker auf einen Frequenzanalysator geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Bewegungskoordinate (x; y; z) der Teilchen (13) ein faseroptisches Ortsfrequenzfilter (4) vorgesehen ist, wobei die Ortsfrequenzfilter (4) eng benachbart angeordnet und ihnen jeweils Beleuchtungsüchtleitfasem (5) zugeordnet sind sowie deren Gitterachsen (G) parallel zu den Bewegungskoordinaten (x; y; z) verlaufen, und jedes Ortsfrequenzfilter (4) über jeweils eine optoelektronische Wandleranordnung und Verstärker auf einen mehrkanaligen Frequenzanalysator geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei faseroptische Ortsfrequenzfilter (4) in einer gemeinsamen optischen Wirkungsfläche (3.1) vereinigt sind und deren Gitterachsen (Gx; Gy) in dieser Wirkungsfläche (3.1) liegen, welche parallel zu zwei Bewegungskoordinaten (x; y) der Teilchen (13) verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes faseroptisches Ortsfrequenzfilter (4), dessen Gitterachse (Gz) der dritten Bewegungskoordinate (z) der Teilchen (13) parallel ist, in einer weiteren optischen Wirkungsfläche (3.2) angeordnet ist, welche vorzugsweise rechtwinklig zur gemeinsamen optischen Wirkungsfläche (3.1) der beiden vereinigten Ortsfrequenzfilter (4.1; 4.2) verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfängerfasern der beiden vereinigten sowie des dritten faseroptischen Ortsfrequenzfilters (4) je zu gesonderten Faserbündeln zusammengefaßt sind, wobei das Faserbündel des dritten Ortsfrequenzfilters (4) unmittelbar nach der optischen Wirkungsfläche (3.2) vorzugsweise rechtwinklig abgebogen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfängerfasern der beiden vereinigten sowie des dritten faseroptischen Ortsfrequenzfilters (4) jeweils zu gesonderten Faserbündeln zusammengefaßt sind, wobei das Faserbündel des dritten Ortsfrequenzfilters (4) im Bereich dessen optischer Wirkungsfläche (3.2) schräg zur gemeinsamen optischen Wirkungsfläche
(3.1) abgetrennt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptischen Ortsfrequenzfilter (4) als Einfachgitter (4.1) ausgeführt sind, deren Gitterachsen (Gx; Gy) sich rechtwinklig kreuzen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptischen Ortsfrequenzfilter (4) als Differenzgitter (4.2) ausgeführt sind, wobei jedes Differenzgitter (4.2) über jeweils zwei optoelektronische Wandler und einen Differenzverstärker auf je einen Kanal des mehrkanaligen Frequenzanalysator:; geschaltet ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Differenzgitter
(4.2) aus einer Reihe sich in der jeweiligen Gitterachse (Gx; Gy) erstreckenden Lichtempfängerfasern (6) besteht und beide vereinigte Differenzgitter (4.2x; 4.2y) in Form eines Winkels oder eines Kreuzes angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Differenzgitter (4.2) aus Gitterelementen (A; B; E; D) besteht, welche linienförmig rechtwinklig zur jeweiligen Gitterachse (Gx; Gy) angeordnete Lichtempfängerfasern (6) enthalten; die Gitterachsen (Gx; Gy) beider vereinigter Differenzgitter (4.2x; 4.2y) sich rechtwinklig kreuzen und die Lichtempfängerfasern (6) beider vereinigter Differenzgitter (4.2x; 4.2y) in Form einer Matrix angeordnet sind, wobei Zeilen der Matrix die Gitterelemente (A; B) des einen und Spalten die Gittereiemente (E; D) des anderen Differenzgitters (4.2) enthalten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung des Reflexionsverfahrens die Beleuchtungslichtleitfasern (5) in die Gitteranordnung der faseroptischen Ortsfrequenzfilter (4) eingeordnet sind.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die matrizenförmige Anordnung der Lichtempfängerfasern (6.1; 6.2; 6.3; 6.4) beider vereinigter Differenzgitter (4.2x; 4.2y) Spalten und/oder Zeilen mit Beleuchtungslichtleitfasern (5) eingefügt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkonstanten (c) der faseroptischen Ortsfrequenzfilter (4) gleichgroß sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Anzahl der Gitterelemente (A; B; E; D) der Ortsfrequenzfilter (4) gleich ist.
Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der räumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenströmungen, wobei sich die Teilchen zwischen oder neben einer Lichtquelle zugeordneten Beleuchtungslichtleitfasern und einem faseroptischen Ortsfrequenzfjlter befinden, welches aus gitterartig längs einer Gitterachse angeordneten Lichtempfängerfasern besteht und einer optoelektronischen Wandleranordnung zugeordnet ist, die über Verstärker auf einen Frequenzanalysator geschaltet ist.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbarzur berührungslosen Ermittlung der räumlichen Geschwindigkeitskomponenten von festen, flüssigen oder gasförmigen Teilchen in strömenden oder ruhenden Fluiden.
DD30583187A 1987-08-10 1987-08-10 Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen DD262920B5 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD30583187A DD262920B5 (de) 1987-08-10 1987-08-10 Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen
DE19883826113 DE3826113A1 (de) 1987-08-10 1988-08-01 Vorrichtung zur ermittlung der raeumlichen geschwindigkeit von bewegten teilchen, insbesondere in mehrphasenstroemungen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD30583187A DD262920B5 (de) 1987-08-10 1987-08-10 Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DD262920A1 DD262920A1 (de) 1988-12-14
DD262920B5 true DD262920B5 (de) 1994-08-18

Family

ID=5591402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DD30583187A DD262920B5 (de) 1987-08-10 1987-08-10 Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen

Country Status (2)

Country Link
DD (1) DD262920B5 (de)
DE (1) DE3826113A1 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4035039C2 (de) * 1990-10-05 1993-11-25 Christofori Klaus Verfahren und Einrichtung zur Erfassung der Bewegung strukturierter Objekte
DE4139899A1 (de) * 1991-12-04 1993-06-09 Hoffmann, Alfred, Dr., 9200 Freiberg, De Verfahren zur simultanmessung der truebung und des zeitlichen massenstromes suspendierter teilchen in fluessigkeiten
DE19856178C2 (de) * 1998-12-05 2001-05-17 Sivus Ges Fuer Verfahrens Umwe Verfahren und Schaltungsanordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit von Körpern
DE29823184U1 (de) 1998-12-29 1999-03-18 SIVUS Gesellschaft für Verfahrens-, Umwelt- und Sensortechnik gGmbH, 09125 Chemnitz Optische Meßsonde zur Bestimmung der Geschwindigkeit von strömenden Fluiden
DE19911654C1 (de) * 1999-03-16 2000-12-07 Parsum Ges Fuer Partikel Stroe Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Größe von Partikeln
DE102010030835B4 (de) * 2010-07-01 2012-12-20 Universität Rostock Verfahren und Vorrichtung zur Ortsfiltermessung
EP2471664B1 (de) 2010-12-30 2013-04-24 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung zum Markieren und/oder Scannen eines Objekts
DK2471663T3 (da) 2010-12-30 2012-10-01 Alltec Angewandte Laserlicht Technologie Gmbh Fremgangsmåde til påføring af en markering på en genstandog markeringsindretning
ES2702701T3 (es) 2010-12-30 2019-03-05 Alltec Angewandte Laserlicht Tech Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Aparato de marcado
DK2471665T3 (da) 2010-12-30 2013-05-06 Alltec Angewandte Laserlicht Technologie Gmbh Markerings- og/eller scanningshoved, -indretning og -fremgangsmåde
ES2405982T3 (es) 2010-12-30 2013-06-04 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Aparato de marcado o de barrido con un dispositivo de medición para medir la velocidad de un objeto y procedimiento de medición de la velocidad de un objeto con dicho aparato de marcado o de barrido
EP2471666B1 (de) 2010-12-30 2012-09-12 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Markierungsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Markierungsvorrichtung
ES2398780T3 (es) 2010-12-30 2013-03-21 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Dispositivo de vigilancia y procedimiento de vigilancia de elementos de marcado de una cabeza de marcado
EP2471669B1 (de) 2010-12-30 2013-07-10 ALLTEC Angewandte Laserlicht Technologie Gesellschaft mit beschränkter Haftung Markierungsvorrichtung
ES2793373T3 (es) 2010-12-30 2020-11-13 Alltec Angewandte Laserlicht Tech Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Aparato sensor
DK2472843T3 (en) 2010-12-30 2019-02-25 Alltec Angewandte Laserlicht Tech Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung Method for controlling an apparatus for printing and / or scanning an object
DE102015116525A1 (de) 2015-09-29 2017-03-30 Abb Schweiz Ag Messung der Geschwindigkeit eines Gasstroms unter Nutzung von Partikeln
CN113281533B (zh) * 2021-05-19 2022-11-01 上海交通大学 基于沙漏加注和多级过滤的固态示踪粒子布撒装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE3826113A1 (de) 1989-02-23
DD262920A1 (de) 1988-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DD262920B5 (de) Vorrichtung zur Ermittlung der raeumlichen Geschwindigkeit von bewegten Teilchen, insbesondere in Mehrphasenstroemungen
DE102004015785B4 (de) Verfahren zur Bestimmung der Abmessung eines Querschnitts eines Flachkabels oder eines Sektorleiters
CH672185A5 (de)
EP1039289A2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Grösse von Partikeln
EP1090602B1 (de) Zahnmedizinische Einrichtung
DE60036467T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur dopplergeschwindigkeitsmessung
WO2007128279A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der in einem partikelstrom enthaltenen partikel
EP0491749B1 (de) Vorrichtung zur absoluten zweidimensionalen positionsmessung
DE29817668U1 (de) Vorrichtung zum Erfassen von Schaltstellungen eines mechanisch betätigbaren Schaltmittels
DE69006326T2 (de) Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Charakteristiken einer Linse, insbesondere ihrer Stärke.
EP2378270A1 (de) Verfahren zur Bestimmung einer Partikelkonzentration und Messvorrichtung
DE2903821A1 (de) Opto-elektronische messeinrichtung
DE4220725A1 (de) Faseroptisches kreiselsystem und geraeteaufbau
DE3402800A1 (de) Nach dem gasfilterkorrelationsverfahren arbeitendes fotometer
DE2109568A1 (de) Nachweissystem für ein Ultrarot-Gasanalysegerät
DE202010002129U1 (de) Sensor zum Erfassen von Relativbewegungen zwischen Objekten
DE2928750C2 (de)
EP0912912A1 (de) Elektrooptischer phasenmodulator mit richtungsunabhängiger impulsantwort
DE102014111732A1 (de) Feldgerät für die Automatisierungstechnik
DE3527165C1 (de) Mikrophotometer
DE4212570C2 (de) Optischer Positionssensor
DE4025789A1 (de) Optisches verfahren zur bestimmung des partikelgehaltes in gasen und fluessigkeiten
DE2148696A1 (de) Optische einrichtung zum erzeugen eines von der eintauchtiefe eines beweglichen bauteiles in ein messlichtbuendel abhaengigen elektrischen signales
EP0420109A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Massenstrommessung in einem Kanal mit Mehrphasenströmung
DE442471C (de) Anzeigevorrichtung mit ungleichmaessiger Teilung

Legal Events

Date Code Title Description
NAC Public notice for inspection of provisional exclusive patent accord. to par 18/2 dd-patg.
RPI Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act)
B5 Patent specification, 2nd publ. accord. to extension act
ENJ Ceased due to non-payment of renewal fee