Розглянуті питання удосконалення лазерного допплерівського вимірювача швидкості (ЛДВШ) аеро та гідродинамічних потоків.
В дисертації проведені наукові дослідження, які направлені на зменшення похибки вимірювання.
Розроблена математична модель формування сигналу у оптико-електронному тракті лазерного допплерівського вимірювача швидкості диференціального типу.
Модель сигналу враховує вплив узгодження розсіяного випромінювання за інтенсивністю та станом поляризації. Окрім цих параметрів розсіяного випромінювання на глибину модуляції та відношення сигнал/шум впливає ступінь узгодження «елементарних» допплерівських сигналів за фазою.
Глибина модуляції допплерівського сигналу визначається добутком коефіцієнтів амплітудного, поляризаційного та фазового узгодження. Ці коефіцієнти можуть змінюватись в межах від 0 до 1.
Зменшити ступінь неузгодженості сигналу за інтенсивністю, поляризацією та фазою можна за рахунок використання фільтру, який потрібно встановлювати замість апертурної діафрагми. Це дозволить підвищити глибину модуляції, відношення сигнал/шум та зменшити похибку вимірювання швидкості.
Розроблена конструкція та виготовлена оптична частина експериментального лазерного допплерівського вимірювача швидкості на основі потужного діоду з низькою ступеню когерентності випромінювання. Проведено експериментальне дослідження впливу інтенсивності розсіяного випромінювання на глибину модуляції допплерівського сигналу. Експериментально підтверджений метод збільшення глибини модуляції допплерівського сигналу за рахунок узгодження інтенсивності розсіяного випромінювання.
В дисертаційній роботі отримані наступні наукові результати:
- розроблений метод зменшення похибки лазерного допплерівського вимірювача швидкості шляхом просторової фільтрації розсіяного випромінювання, яке має низьку ступінь узгодження за інтенсивністю;
- розроблений метод зменшення похибки лазерного допплерівського вимірювача швидкості шляхом просторової фільтрації розсіяного випромінювання, яке має низький ступінь узгодження за поляризацією;
- розроблений метод зменшення похибки лазерного допплерівського вимірювача швидкості шляхом просторової фільтрації розсіяного випромінювання, прийом якого приводить до формування на виході фотоприймача сигналів, що знаходяться у протифазі;
- розроблена структура лазерного допплерівського вимірювача швидкості, в якому відбувається компенсація низькочастотної складової допплерівського сигналу.
Практичне значення результатів дисертаційної роботи полягає в наступному.
- розроблений метод за допомогою якого можна визначити форму фільтра. Використання такого фільтру в лазерному допплерівському вимірювачі швидкості, в якому розсіяне випромінювання приймається вперед підвищує його узгодження за інтенсивністю, глибину модуляції, відношення сигнал/шум та зменшує похибку вимірювання;
- розроблений метод за допомогою якого можна визначити форму фільтра. Використання такого фільтру в лазерному допплерівському вимірювачі швидкості, в якому розсіяне випромінювання приймається назад підвищує його узгодження за поляризацією, глибину модуляції, відношення сигнал/шум та зменшує похибку вимірювання;
- розроблений метод за допомогою якого можна визначити форму фільтра. Використання такого фільтру дозволяє підвищити ступінь узгодження «елементарних» допплерівських сигналів за фазою. Глибину модуляції, відношення сигнал/шум та зменшити похибку вимірювання швидкості потоку;
- розроблені структури лазерних допплерівських вимірювачів призначених для вимірювання двох та трьох компонент вектора швидкості відповідно до специфіки проведення вимірювань;
- розроблена структура лазерного вимірювача, який призначений для застосування в таких технологічних процесах де одночасно потрібно вимірювати швидкість та довжину, наприклад при виготовлені електричного кабелю, під час прокату металу та в інших технологічних процесах;
- розроблена структура лазерного лічильника аерозолів, який призначений для визначення розподілу аерозолів за розміром під час контролю якості повітря у виробничих приміщеннях електронної та фармацевтичної промисловості;
- розроблена структура лазерного допплерівського вимірювача двох компонент вектора швидкості вібрації призначеного для застосування під час стендових досліджень авіадвигунів, енергетичного обладнання та іншої техніки;
- розроблена структура лазерного вимірювача двох компонент вектора істинної повітряної швидкості безпілотного літального апарату.
Ключові слова: вимірювання, швидкість, аеро та гідродинамічний, потік, лазер, допплерівський, похибка, глибина модуляції, сигнал/шум, інтенсивність, поляризація, фаза, розсіяння.
