Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Выбор оптической схемы и способн обработки сигнала ЛДА для решения некоторых задач охраны гидросферы 9
I. Выбор оптической схемы 9
2. Способы анализа доплеровского сигнала 14
3. Особенности дискретной обработки доплеровского сигнала. Обзор 21
ГЛАВА 2. Статистические характеристики доплеровского сигнала в системах дискретного анализа 28
1. Одночастичный режим работы доплеровского анемометра. Смещенность оценок 28
2. Одночастичный режим работы ЛДА. Дисперсия результатов измерений 34
3. Многочастичный режим работы ЛДА при измерениях в градиентных потоках 38
4. Влияние шумов на измерения в многочастичном режиме. Смещенность оценок и дисперсия результатов измерений 45
ГЛАВА 3. Описание экспериментальной установки. Опытная проверка зависимостей статистических характеристик доплеровского сигнала при дискретной обработке . 48
1. Оптическая часть лазерного анемометра 48
2. Узел сдвига частоты 61
3. Процессор доплеровского сигнала 75
4. Экспериментальное исследование статистических характеристик доплеровского сигнала при дискретной обработке 88
ГЛАВА 4. Применение методов ЛДА. с дискретным анализом сигнала для решения некоторых задач охраны гидросферы 98
1. Потенциал как характеристика устойчивости коллоидных-систем и особенности его измерения
2. Измерение электрофоретической подвижности модельных суспензий 106
3. Экспериментальное исследование течения аульны в электрофлотационном аппарате 118
4. Механизмы влияния гидродинамики на режим работы электрофлотационного аппарата 130
Литература . 137
- Особенности дискретной обработки доплеровского сигнала. Обзор
- Одночастичный режим работы ЛДА. Дисперсия результатов измерений
- Экспериментальное исследование статистических характеристик доплеровского сигнала при дискретной обработке
- Экспериментальное исследование течения аульны в электрофлотационном аппарате
Введение к работе
Экспериментальное и теоретическое изучение движения жидкостей и суспензий является важной проблемой гидродинамики и ее применений в различных областях науки и техники, в частности, в технике охраны гидросферы. Исследование процессов переноса жидкостей и взвешенных частиц в объектах охраны окружающей среды является комплексной задачей механики, химической физики, оптики и радиофизики.
В диссертации представлены результаты по разработке и применению лазерного доплеровского анемометра (ЛДА.) к диагностике потоков в электрокинетических и электрофлотационных экспериментах. Применение ЛДА. с дискретным способом анализа доплеровского сигнала позволило повысить точность измерения важнейшей характеристики устойчивости дисперсных систем - дзета-потенциала, и построить вероятностную модель работы электрофлотационного аппарата.
Исследованием и внедрением в практику лазерных анемометров занимается ряд групп у нас в стране: в МЭИ, ИАЭСО АН СССР, ЦАІИ, МФТИ и за рубежом: Malvern и другие. Разработанные системы позволяют измерять скорость от 10 до 10 м/с с точностью локализации измерительного объема до 5 мкм в различных средах.
Использование лазеров, современной аналоговой и цифровой техники в ЛДА. позволяет оперативно получать информацию о различных параметрах потока.В последние годы лазерные анемометры стали применяться для изучения электрокинетических явлений. Появились работы, посвященные применению ЛЖ для исследования различ- ных очистных сооружений.
Теоретические основы лазерной анемометрии и методики практического применения ЛЛА. к решению практических задач в настоящее время достаочно хорошо разработаны. Однако, при решении указанного круга задач необходимо учитывать ряд осложняющих факторов. Во-первых, это - широкий диапазон возможных значений скоростей потоков, что может приводить к существованию значительного градиента скорости в измерительном объеме. Во-вторых, возможна нестационарность потоков, не позволяющая проводить измерения при достаточно большом времени усреднения. В-третьих, естественная природа рассеивающих неоднородноетеж определяет широкий диапазон изменения их размеров и концентрации и,' таким образом, не всегда дает возможность выбрать оптимальный режим работы лазерного анемометра. Все эти факторы усложняют структуру сигнала ЛБА и затрудняют его расшифровку.
Характер проводимых экспериментов также налагает определенные требования к установке. Так, различные масштабы исследуемых потоков и характерных размеров светорассеивающих частиц требуют, чтобы для достижения оптимального режима проведения эксперимента легко перестраивалась оптическая часть установки.
В настоящей работе использовалась дифференциальная схема измерителя. Подавление низкочастотной составляющей осуществлялось как введением оптического сдвига частоты, так и применением оптической компенсации, диапазон измерения доплеровской частоты 4 * 10 Гц, что соответствует диапазону измеряемых скоростей { в зависимости от геометрии оптической схемы) от микрометров в секунду до десятков сантиметров в секунду.
Оценка скорости потока производится специально разработан- ной системой дискретного анализа ( счета нулей ) после автоматической фильтрации сигнала с фотоприемников. Обработку данных выполняет мини-ЭВМ "Электроника ДЗ-28".
Основной целью работы явилось изучение статистических характеристик доплеровского сигнала при использовании дискретного способа анализа, разработка системы дискретного анализа доплеровского сигнала и исследование методами лазерной анемометрии электрокинетических и электрофяотационных явлений,
Дяя достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:
Проведено теоретическое исследование статистических характеристик доплеровского сигнала при дискретном способе анализа с целью определения смещения оценок скорости потока и дисперсии результатов измерений.
Разработан и создан ДНА. с процессором дискретного анализа доплеровского сигнала. Минимальный размер измерительного объема составил 5 мкм. Угол пересечения лучей изменяется от
3 до 90 градусов. Для обработки результатов измерений используется мини-ЭВМ.
Экспериментально подтверждены теоретические оценки влияния градиента скорости, уровня шумов, наличия сдвига частоты и параметров ЛДА. на смещенность и дисперсию результатов измерений при дискретном способе анализа доплеровского сигнала.
Разработана и экспериментально подтверждена методика измерения электрофоретической подвижности коллоидных частиц, включающая методы ДПА с дискретным анализом сигнала. Основной особенностью разработанной методики является проведение измерений за время меньшее, чем характерное время развития электроосмотических явлений. Проведены измерения подвижности в ячейках с размерами 0,2 4- 3 мм. 5. Проведены измерения потоков в статическом и динамическом режимах работы электрофлотационных аппаратов. На основе измерений построена вероятностная модель работы электрофлота-ционных аппаратов.
Материалы диссертации опубликованы в 8 печатных работах / 43 , 44 , 45 , 56 , 62 , 63 , 64 , Ь5/', докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: на I Всесоюзной конференции "Статистические свойства микроструктур"/ Москва, 1978/, на II Всесоюзной конференции "Применение лазеров в машиностроении, приборостроении и медицинской технике" / Москва, 1979/, на ІУ Республиканской конференции молодых ученых и специалистов по проблемам подготовки и транспорта нефти и нефтепрдуктов по трубопроводам" / Уфа, 1980/, на УІІІ Всесоюзной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике /Ташкент, 1983/, на Всесоюзном семинаре по физико-химическим аспектам очистки сточных вод от углеводородов и механических примесей / Уфа, 1983/.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. В первой главе дан обзор литературы по применению методов ЛДА. для измерения электрофоре тиче ской подвижности. Рассмотрены разлргчные способы обработки доплеровского сигнала. Во второй главе анализируется сигнал, получаемый в дифференциальной схеме ЛДА. Исследуются статистические характеристики доплеровского сигнала. при дискретном способе анализа. В третьей главе описана созданная экспериментальная установка ДЦА. и представлена экспериментальная проверка теоретических выводов второй главы о влиянии градиента скорости, наличия оптического сдвига частоты, отношения сигнал/шум, параметров установки на смещенность и дисперсию оценок скорости потока. В четвертой главе описана разработанная методика измерения электрофорети-ческой подвижности и представлены полученные зависимости подвижности некоторых суспензий от параметров среды {. концентращш электролита, рН ). Приведены результаты измерений скоростей потоков в электрофлотационном аппарате, сделаны и экспериментально подтверждены выводы о путях оптимизации конструкции этих аппаратов. В заключении представлены основные выводы по проделанной работе.
Особенности дискретной обработки доплеровского сигнала. Обзор
Выходной сигнал фотоприемника ДНА. является случайной функцией времени и представляет собой наложение сигналов от отдельных частиц. Для анализа доплеровского сигнала и получения информации о скорости светорассеивающих частиц применяются следующие основные способы: спектральный и корреляционный анализ, использование аналоговых систем слежения за частотой. Кроме этого, применяются также различные модификации счетчиковых систем, или систем дискретного анализа.
Аналоговые следящие системы используют преобразование флуктуации частоты сигнала ДЯА. в соответствующие изменения напряжения или тока /75 ,89 /. Выходной сигнал аналоговых демодуляци-онных систем прямо пропорционален ( в определенных пределах) той компоненте локальной скорости жидкости, к которой чувствительна оптическая схема. Этот сигнал далее может быть обработан аналоговыми или цифровым способами с целью получения таких статистических характеристик скорости, как средняя скорость, среднеквадратичные флуктуации скорости, спектр турбулентности или автокорреляционной функции скорости. Трудности обработки появляются из-за неидеальности действия следящих систем. Это вызвано, в частности, тем, что сигналу с фотодетектора свойственны замирания, обусловленные случайным характером движения рассеивающих лазерное излучение частиц через измерительный объем. Таким образом, выходной сигнал демодулятора в некоторые моменты времени не содержит информации о движении жидкости, что может привести к ошибочным результатам при обработке данных скорости. Конкретные системы слежения за частотой доплеровского сигнала рассмотрены, например, в работах /47" ,8Z ,86 ,106/. Для надежной работы следящих систем требуется, как правило, непрерывный входной сигнал и довольно высокое отношение сигнал/шум, как правило 10 20 дБ. Ограниченная скорость отклика следящих систем не позволяет измерять сильно нестационарные потоки.
Методы спектрального анализа доплеровского сигнала получили очень широкое распространение, что связано как с наличием выпускаемой стандартной аппаратуры, так и с их объективными достоинствами. Основное развитие методов спектрального анализа применительно к ЛЖ дано в работах Б.С. Ринкевичуса с сотрудниками /48 Л9 , 50 ,51 /. На рис. 1.2 изображена дифференциальная оптическая схема доплеровского анемометра, на основе которой рассмотрим характеристики доплеровского сигнала. Два лазерных пучка пересекаются в заданной области исследуемого потока под углом Z8 и частично рассеиваются на оптических неоднородностях . Рассеянный свет собирается приемной оптической системой, состоящей из диафрагм- I и 2, объектива 4 и детектируются фотоари-емником 3. Объектив 4 формирует в плоскости диафрагмы 2 действительное изображение с жнейным увеличением Г оптических неоднородное тем, находящихся в сечении г Pi ,. проходящем через точку пересечения осей падающих пучков. Очевидно, что область измерений в данной схеме ограничена, во-первых, конечностью поперечных размеров зондирующих лазерных пучков, во-вторых, конечностью области наблюдения фотоприемника, размеры которой определяются параметрами приемной оптической системы, линейный размер У этой области в сечении РР равен -=г , где d -линейный размер апеїртурн диафрагмы 2. Роль диафрагмы I сводится к ограничению телесного угла приема рассеянного излучения.
В случае дискретных неоднородностей при их движении в стационарном однородном потоке фототок І [і) равен ( формула (5) из работы. /48 /): где 2)-.- входная ап:.:ертура диафрагмы I, - коэффициент про порциональности, Е(R-J- напряженность рассеянного поля в точке ft плоскости диафрагмы I. Лазерные пучки апроксимированы вол нами вида где оді , К І - круговая частота и волновой вектор і -ой падающей волны соответственно, /Сі —j , Д — длина волны, аілплитуда напряженности электрического поля волны, учитывающая форму и размеры лазерных пучков; =ft - комплексная амплитуда рассеяния р -и частицы, / - время, &р - модуль комплексной амплитуды рассеяния -й частицей I -го пучка ( І =1, 2) в направлении Rp ; Г pity- траектория движения /?-й частицы, Qm со- LOZ И где Kp - волновой вектор рассеянного на р -й частице излучения в направлении ft.p ; IT - скорость движения неоднородностей; t "А - вектор чувствительности лазерного анемометра. На основании анализа (1,6) в /43/ получено выражение для корреляционной функции фототока, содержащее ( по терминологии автора работы /64 / ) два члена, - когерентный и некогерентный, Первый из них обусловлен интерференцией волн, рассеянных на разных частицах, фаза Аре. различна в разных точках плоскости диафрагмы I, и величина сигнала ограничивается условиями когерентного фотосмешения. Амплитуда второго члена, вызванного интерференцией волн, рассеянных на одной частице, не ограничивается условиями когерентности. Относительная величина когерентного члена возрастает при увеличении концентрации рассеивателеи, а некогерентного - при увеличении приемной апертуры. Таким образом, варьируя величину приемной апертуры и размер измерительного объема, можно изменять соотношение между этими двумя членами.
Одночастичный режим работы ЛДА. Дисперсия результатов измерений
Из (2.22) видно, что смещение оценки доплеровской частоты, возникающее в связи с несовпадением частоты сигнала с це"-ттэальной частотой юильтра, содержит член пропорциональный разности этих частот. Регистрируемая частота смещена, за счет этого членаэв направлении центральной частоты фильтра, причем величина смещения в этом случае моглет существенно превосходить смещение, возникшее бы в той же системе, но при совпадении частоты сигнала с центральной частотой фильтра.
Рассмотрим дисперсию результатов измерений в одночас-тмчном режиме, вызванную наличием аддитивных шумов. Так как измерения в этом случае проводятся по отдельным частицам, то, как уже говорилось, сигнал, попадающий на процессор после фильтрации имеет вид - нормальный шум. с нулевым средним и дисперсией 6"g .
Статистические характеристики суммы гармонического сигнала и узкополосного нормального шума подробно рассмотрены в /6Г / . Пользуясь проведенньми в /ЬТ / расчетами нетрудно показать, что интервалы между последовательными положительными пересечениями нулевого уровня сигналом вида (2.23) распределены нормально с дисперсией
Относительная погрешность в определении периода, таким образом, равна или для доплеровской частоты Из (2.27; 2.28) получим для различных режимов работы ДЦА: 1. Если сдвиг частоты излучения в одном из пучков отсутствует 0.=0 , то относительная погрешность в определении доплеров ской частоты равна . 2. При наличии сдвига частоты Я а Из выражений (2.30; 2.31) определим время измерений Tm , при котором достигается заданная точность в определении доплеровской частоты. Так как \т-"1о , то в случае їбез оптического сдвига частоты Подставляя в (2.30; 2.31) число регистрируемых положительных пересечений нуля, выраженное через время измерений из уравнений (2.32; 2.33) имеем для случая без сдвига частоты и при Ф» Таким образом, в обоих случаях время измерений, необходимое для достижений заданной точности в определении c«V будет определяться условием Из(2.86) видно, что введение оптического сдвига частоты в общем случае не позволяет сократить времени проведения измерений. Исключение составляет лишь случай больших отношений сигнал/шум, когда $/(е за сд}) /. то есть требуемая точность измерений может быть достигнута в схеме без сдвига частоты при измерении по одному доплеровскому периоду. В этом, случае, введение оптического сдвига при условии сохранения отношения 5/а позволит сократить время измерений без превышения заданного уровня погрешности. Полученные выражения (2.34) и (2.35) позволяют найти верхнюю оценку для времени измерений Тт . Более подробно следует рассмотреть случай, когда основной вклад в шумовую составляющую дают дробовые шумы. Б работах // /, / У2/ показано, что отношение сигнал/шум при этом зависит от времени измерения \т » при учете гауссовой формы пучка Предполагается, что в момент Тт/И интенсивность рассеянного частицей света максимальна, то есть она проходит через центр из мерительного объема, t0 — g, - характеризует длитель ность импульса от отдельной частицы. Недостатком рассмотрения дисперсии результатов измерений, проведенного в //J2 , ZO / является ошибочное предположение того, что случайный набег фазы сигнала не зависит от времени измерения. В действительности, дисперсия положения А -го положительного нуля возрастает при увеличении времени измерения, что обуслов 38. лено независимостью длительностей отдельных интервалов между соседними пересеченишли, и. определяется выражением (2.27). Подставляя (2.37) в (2.34; 2.35) имеем где a0 - равно отношению максимальной амплитуды сигнальной составляющей Л0 к среднеквадратичной амплитуде шума в тот же момент. Из (2.38) можно определить оптимальное время измерения при котором. г Существование оптимального времени Topt удобно рассматривать с точки зрения двух пороговых систем обработки доплеровского сиг нала. Действительно, измерения следует начинать в момент, когда уровень сигнала достигает величины , и заканчи вать при уменьшении сигнала ниже этого уровня. Длительность такого измерения составит Tof i , а дисперсия будет равна Smtn
Многочастичный режим работы ЛДА при измерениях , Е градиентных потоках. При многочастичном режиме рассеяния,когда число частиц,одновременно присуствующих в измерительном объемевелико: 7 =//1/» / , гдеу -численная плотность частиц в потоке,сигнальная составляющая фототока представляет собой последовательность налагающихся импульсов:
Экспериментальное исследование статистических характеристик доплеровского сигнала при дискретной обработке
Дополнительное смещение оценки доплеровской частоты характеризует член который отличается более медленным спадом величины смещения при увеличении отношения сигнал/шум по сравнению с одночастичным режимом измерений, когда бoyj Zxpс z j Это отличие, очевидно, вызвано случайной природой сигнала в многочастичном режиме.
Как ив одночастичном случае, использование фильтров с различной шлплитудно-частотной характеристикой ( при сохранении симметрии относительно центральной частоты) приводит лишь к изменению постоянного коэффициента при квадратичном относительно о / Я0 члене.
Вопрос дисперсии измерений в многочастичном режиме не представляет затруднений и хорошо изучен. Здесь мы приводим лишь окончательные формулы, которые отличаются от известных /34 / лишь учетом случая, когда существует оптический сдвиг частоты в одном из пучков, формирующих измерительный объем.
В случае наличия оптического сдвига частоты где hi число измеряемых периодов,// - эффективное число интерференционных полос в измерительном объеме. В случае без сдвига
Отсюда нетрудно получить, что время измерений, необходимое для достижения заданной точности, не зависит от наличия и величины оптического сдвига и равно Необходимость решения вопросов о смещенности и дисперсии результатов измерений скоростей потоков возникла в связи с развитием методов ЛДА и повышением их точности. Так, в самое последнее время получены результаты по смещенности оценок скорости градиентных потоков при спектральной обработке доплеровского сигнала /55/.
Проведенное нами рассмотрение статистических характеристик доплеровского сигнала для дискретного анализа позволяет сделать следующие выводы. Оценка доплеровской частоты при дискретном методе обработки сигнала является смещенной, как в многочастичном, так и в одночастичном режимах измерений. Смещенность оценки вызвала наличием шумов в системе, импульсной природой доплеровского сигнала и существованием градиента скорости в измерительном объеме. Введение оптического сдвига частоты неоднозначно влияет на смещенность оценок. Причем, в тех случаях, когда введение оптического сдвига может привести к уменьшению смещенности оценок, следует учитывать значительность аппаратурных затрат для достижения этой цели. Дисперсия результатов измерений от наличия оптического сдвига частоты не зависит и определяется временем проведения измерений.Таким образом, достижение предельной точ- ности в конкретном эксперименте требует учета всех вышеперечисленных факторов и соответствующего выбора параметров установки.
Для исследований нами была выбрана широко распространенная дифюеренциальная схема лазерного анемометра, достоинства которой отмечались в главе I. При выборе параметров оптической схемы важное значение имеет тот факт, что при наличии в измерительном объеме большого числа рассеивающих частиц заметнуто роль начинает играть когерентный член доплеровского сигнала, влияние которого в главе II не учитывалось. Соответствующий выбор размеров измерительного объема и величины входной апертуры приемной оптики позволяет свести к минимуму влияние когерентного члена /45/. В связи с тем, что исследования проводились на объектах, значительно отличающихся своими масштабами, был создан ряд модификаций оптической части установки. Базовая схема лазерного доплеровского микроскопа приведена на рис. 3.1. Луч света от лазера I (тип ЛТ-38 или ЛГ-75) проходит через четвертьволновую пластинку 2, после чего приобретает циркулярную поляризацию, и телескопическую систему 3, расширяющую исходный пучок в Л раз ( п. выбирается в зависимости от требуемого размера измерительного объема). Далее луч делится на две равные по интенсивности части светодалительным устройством 4 и зеркалами 5 направляется на линзы 6 (F =Я0 мм), формирующие измерительный объем. Рассеянное на неоднородноетях потока излучение собирается объективом 7 и с помощью полупрозрачного зеркала 8 через поляризационные фильтры 9 направляется на фото-приемники 10. Сигнал с фотоприемников поступает на дифференциальный усилитель II и далее на блок обработки доплеровского сигнала 12. Узел, обведенный на рис. S.I пунктиром, может вращаться вокруг оптической оси системы и, таким образом, позволяет выбрать направление измеряемой проекции скорости. Для развязки от механических вибраций, вся оптическая система помещена на массивном основании (массой около 450 кг), находящемся на пневматических подушках, а формирующая оптика собрана в едином узле.
При исследовании крупномасштабных объектов использовалась однолинзовая формирующая система. Узел формирования изображен на рис, 3.2 ( приемная часть не показана). Здесь цифрами 1-5 обозначены тере элементы, что и на рис. 3.1, 6 - фокусирующая линза ( с фокусным расстоянием 120 , 250 или 500 мм). Зеркала 5 имеют возможность перемещаться перпендикулярно оптической оси для изменения угла пересечения лучей.
Экспериментальное исследование течения аульны в электрофлотационном аппарате
Поскольку скорость капиллярной волны определяется выражением /26/ где 6 г - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, то для дистиллированной воды при 20С получим &жг=7гдн/см ; и для fo = 20 кГц , ОТ» 2,08 м/с
Экспериментальная проверка возможности однополосной модуляции лазерного излучения на капиллярной волне была нами проведена на частотах 20 и 50 кГц. При этом максимальная интенсивность излучения в первом дифракционном порядке составила около 20$. В качестве генератора колебаний использовались магнитострикци-онные вибраторы длиной около 140 и 55 мм соответственно. В процессе эксплуатации были выявлены такие недостатки: в связи с горизонтальностью поверхности жидкости и, следовательно, фазовой решетки, сложно обеспечить измерение негоризонтальной составляющей скорости; во-вторых, изменение нагрузки на оптическую скамью, расположенную на пневмоподушках, вызывает ее наклон, что, в свою очередь, приводит к изменению угла падения лазерного луча на фазовую решетку. Это, естественно, вызывает разъюстировку системы.
Для устранения этих недостатков нами был изготовлен акус-тооптический модулятор лазерного излучения. Основным недостатком акустооптических модуляторов в лазерной анемометрии при измерении малых скоростей является невозможность получения низкочастотного сдвига. Так, при использовании в качестве рабочего тела дистиллированной воды, минимальный сдвиг частоты, при котором происходит достаточно эффективная перекачка энергии в дифракционный максимум, имеет величину порядка 5 - 10 мГц. Нами предпринята попытка использовать жидкости типа ксилола и четыреххлористого углерода, в которых скорость распространения ультразвука ниже, чем в воде приблизительно в полтора раза. Это позволило несколько понизить частоту оптического сдвига, однако, при мощностях ультразвука, требующихся для эффективной перекачки энергии в дифракционный максимум, Б этих жидкостях возникает конвекционное движение, приводящее к модуляции дифрагировавшего луча и, соответст венно, к значительному уменьшению отношения сигнал/шум на выходе фотоприемника. В связи с этим мы использовали дифракцию лазерного излучения на дистиллированной воде на двух акустооптиче-ских ячейках с частотами модуляции f 4 и г . Схема лазерного доп-леровского микроскопа приведена на рис.3.9. Пучок от лазера I проходит светоделитель 2,акуогооптические ячейки 3, телескопические системы 4 и зеркалами 5 направляется на линзы 6, которые фокусируют лучи в исследуемой области потока 7. Лалее, рассеянное излучение, ограниченное диафрагмой 8 собирается объективом 9 и фокусируется на фотоумножителе 10 с диафрагмой 13. Фототок поступает на блок обработки сигнала II. При соответствующем выборе направления распространения ультразвука в ячейках 3 и соответствующем выборе дифракционных порядков, частоты дифрагировавших пучков отличаются на величину (/ -н ), которая может быть выбрана достаточно малой. Акустооптические ячейки представляют собой параллелепипед размерами 140х40мм из дюралюминия с прозрачными окнами 6 10 мм для лазерных лучей и поглотителем ультразвука из микропористой резины. Ультразвуковые излучатели изготовлены из пьезокерамики типа ЦТС диаметром 25 мм и толщиной 0,5 мм, которые возбуждаются на третьей гармонике. Одна сторона керамики контактирует с водой, другая - с воздухом, при этом достигается эффективная дифракция в полосе частот около 200кГц со средней частотой 13 - 15 МГц. Одна ячейка работает на фиксированной частоте 13,1 МГц, вторая - на различных частотах в диапазоне 13,1 - 13,2 МГц.
При использовании двух акустооптических модуляторов возникает задача обеспечения требуемой стабильности разностной частоты. Поясним это следующим примером. Пусть /f и \л имеют вели чину порядка 10 МГц и относительную стабильность 10 ,и пусть разность (fa. - /І ) = 10 кГц. При этом относительная нестабильность равна что недостаточно при измерениях малых доплетювских сдвигов. Дополнительную погрешность вносит и нестабильность опорного генератора процессора доплеровского сигнала. Для решения этой задачи использованы методы когерентного синтеза частот /38 , 70 /. Частоты fі » fi и опорного генератора процессора синхронизируются частотой одного высокостабильного генератора, в качестве которого используется задающий генератор частотомера 43-57 с частотой 5 МГц и паспортной нестабильностью + 2x10 . Блок-схема синтеза частот /f и \а приведена на рис. 3.10.
