SU672993A1 - Устройство дл измерени характеристикпОТОКОВ - Google Patents

Description

(,54) УСТРай СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК пЬтокА

I

Изобретение огносигс  к измеритель ной технике и может быть использовано дл  исследовани  параметров потоков 5кийких и газообразных сред.

Известны устройства дл  измерени  характеристик потока, содержащие два, генератора , соединенные с ультразвуковыми излучател ми, и приемник ультразвуковых колебаний, соединенный с фазоразностной измерительной схемой fl.

Эти устройства могут измер ть catoрость ультразвука в среде и среднюю скорость движущейс  среды в закрытом объеме от одного излучател  к Другому. Однако они не позвол ют измер ть одйо временное распределение локальной скорости потока и скфости ультразвуки,

Наиболее близким к изобретеншо, по технической сущности и достигаемому рвтзультату  вл етс  устройство дпй измерени  характеристик потс са, содержащее генератор частот, два упьтразвуковызс из- луч1атёл , трубопро18одисследуемого вогоМ WTip iaraffim (зтешсами, приемннк

.ультразвуковых колебаний, состо щий из источника когерентного излучени  - ОКГ н фотоприемника, расположенных по разные стсЧ5оны от трубопровода с прозрачньши стенками, и фазоразностную измерительную систему 2.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность определени  двух компсжент вектора скорости локального объема, а также невысока  точность измерени  характеристик потока.

Целью, изофетенн   вл етс  однЬвреме ное определение двух компонент вектора ckcpocTH потока и повъпиение точности измерени .

Это достигаетс  тем, что в известное устройство введен дополннгельньй ультразвуковой излучатель, расположеннъгй перпендикул рно даум другим излучател м , ориентированнШ вдоль вектора средней скорости потока, а приемник ультразвуковъйс колебаний дополнительно снабжен фотоприекдашсом с крестообразной апертурной диафрагмой и блоками фильтров.

при sTojvf моделирующие электроды фотоэлектроииых умножигепей подключены к

вькодам генератора, а выходы фотоэлектршных умножигелей через с(х твегсгвующие фильтры - к входам фазометров, выхр-

rtoYcpbix йодключены к верёсчетному устройству. Приемник иёлученй Т ультразвука снабжён дополнительно двум  фото 1рШШ рШйГ с ШоЖёЖнШ Г .....,.

адов, отраженных от кpecтoc)фaiЗftьix диа- ю фратм, расположенных под углом 45® к пучкам лазера и снабженных зеркально отражающими крестоофазными полосками,

Ширйна которых относительно основного креста диа(рагмы равен половине 15 ДЛИНЫ волны улгьтразвука, а в фазоразностной Измерительной схеме комплекты фильтров соедннень с фазометрами через дополнительно в;веденные схемы вШйгани , входы которых подкгаочены к фильтрам оди-20 наковых частот, а вькоды фильтфЪвсоединены с блоком аётоподстройки лазера и ФЭУ. ; . - ;

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; фиг. 2 - дано се- -is чениё А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - изображен вид Б на фиг. 1.

Устройство содержит генератор 1, соединенный с у;льтразвуковым излучател ми 2, 3 к 4 (фиг. 2). -..... -JO

. Направление излучени  излучател  2

Шр1ёй;Шйул рно излученюо двух других, а ,

излучатели 3 и 4 развернуты, чтобы излучение ortioro из них не отражалось от другого. По разные стороны от трубопро- 35 вода с прозрачными стенками 5 расположены источник 6 когерентного света, делитель 7 с отражающими зеркалами 7, крестообразные диафрагмы 8 с крестообразнь1ми полосками 8; фотоприемники 9, 4D

J 10,11 и 12. i ;

К каждому фотопрйемнику подклйчено по комплекту фильтров 13,14,15,16, каждый на которых состоит из трех одйнаковых фильтров 17, 18, 19, настроенных не частоты ультразвуковых излучателей f fa.1 {-:} Выходы одннаковьк фильтров , на которые приходит электрический сигнал с ФЭУ, пропорциональный светово- 50 MyrtoToky одного оптического луча, под7 . ключены к разностным схемам 20,21,22, а выходы фильтров, на когфь1е 1рйх6дит электрический сигнал с ФЭУ, про орцио- , нальньй световому потоку другого опти ческого луча, пойключены к разнсгстным , схемам 23,24,25. Разностные схемы , одинаковьгх частот подключены к фёЭо- ,

6729D3

метрам 26,27,28, выход которых подключен к пересчетному устройству 29.

Кроме тсйго, выходы двух одинаковых фильтров комгатектов 13,14 подключены к схеме ЗО суммировани , а выходы двух одинаковых фильтров комплектов 15, 16 подключены к схеме 31 суммировани . В свою очередь выходы схем ЗО и 31 подКлточёнь КОвходам третьей схемы 32 суммировани  и разностной Схемы 33. Вых од. схемы 32 подключен к ОКГ 6, а выход схемы 33 - к одной из пар ФЭУ, работающих по одному оптическому лучу, например, к ФЭУ 9, Ю. Модулирующие электроды, ФЭУ 9,1О и 11,12 соединены раздельно с выходами генератора 1.

Устройство работает следующим образом .

-При работе генератора 1 на частотах , , ;, в исследуемом объеме среды с помощью излучателей 2,3,4 создаетс  режим бегущих акустических волн, на которых дифрагирует когерентное излучение приемника ультразвуковых колебаний. Если до вхЪда в зсиу пересечени ; ультразвуковых волн излучение ОКГ имело частоту i.f, , то на выходе оно будет иметь fj.. tuff где - частота ультразвуковых колебаний VI 0,1,2... При модул ции светового .излучени  одновременно Другим полем ультразвука с частотой 2 на вьосоде зоны пересечени  ультразвука будут содержатьс  и световы пучки с частотами -Е + i 2 сложении отдельных пучков с разными частотами в плоскости-дифр акции, например ij.. + ( ), образуетс  бегуща  интерферендирннй  картийа ультразвукового пол . . . . ; : I ;;

Настраива  фйльтры на частоту ульт-развуковых колебаний, можно следить за изменением разности фаз этих колебаний в двух точках исследуемой среды, котора  рйвна;

%.cW

(1)

5 - рассто ние между двум  точкагде ми исследуемой средьц С - скорость ультразвука; V - скорость потока. С другой стороны распространение ультразвукового пол  в обратном направлении можнЬ записать уравнением

,. у2.(2)

Задава сь определенным направлением компоненты скорости V потока, совпаДа1бщим с нафавлением излучени  ульт 6 развука частоты J, и реша  полученную систему урапиеций огносигельно С и У находим , C--1CS , Дл  нахождени  вгфой компоненты вектора скфости,. например в направлении дополнительного ультразвукового тфиемни ка, измен етс  разность фаз между двум  точками; (4) Реша  это уравнение относительно ком поненты скорости Vy и подставл   скорос ультразвука С, находим V , ,) Все величины в уравнени х (3), (5) известны и измер ютс  с помощью схемы (фиг. 1), Ввиду того, что глубина модул ции излучени  при сложении двух пучков мила и составл ет несколько процентов, дл  увеличени  сигнала, котфый попадает на вхо фазометров, крестообразные диа4рагмы 8 снабжены отражающими крестообразными полосками 8 . Свег, отраженный от ниx попадает на дополнительные фотоприемни|ки 10,11, Электрические сигналы фотоприемников 9,10 по одному оптическому каналу равны и сигналы других фогоприем ников 11, 12 по другому оптическому ка налу равны. Таким образом, электричес- кие сигналы одинаковых частот, пройд  фильтры комплектов, складьшаюгс  и на выходе схем вычитани  увеличивай с  в два раза, тем самым пЬвышаегсЯ отношение сигнал/шум в два раза. л. С выхода фазометра получают сигналы пропорциональные разности фаз ультразвуковых колебаний, пересекающих лазера. Эти сигналы поступают в пересче тное устройство , которое согласно прйведенным формулам непрерьшно выдает значени  С, V и Vy ./ Вторым существенным факгсром повыщени  точности измерени  укаааиньйс параметров  вл етс  стабилизаци  уровн  излучени  приемника ультразвуковых колебаний и поддержание посго ниого снгнала на выходе ФЭУ при посто нном уровне излучени  лазера.

Claims (1)

1. 3 Дл  этого электрические сигналы с фильтров одного оптического кайала пода ,ют на схему 30 суммировани , второгона другую схему 31. При сложении выходных сигналов в схеме 32 мьг получаем электрический сигнал, пропорциональный излучению лазера, который поддерживает автоматически посто нньй уровень вьрсодной мощности источника 6 излучени , а сигнал, пропорциональный изменению разности сигналов с сумматоров, поступает на модулирующие электроды фотоэлектрических преобразователей, например 11,12, и тем самым сигналы с фотопреобразователей двух каналов поддерживаютс  равными . Формула изобретени  Устройство дл  измерени  характеристик Потока, содержащее генератор частот, два ультразвуковых излучател , трубопровод исследуемого потока с прозрачными, стенками, приемник ультразвуковых колебаний , состо щий из Лазера и фотоэлектрического умножител  с блоком автоподстройки , расположенных по разные стороны от исследуемого потока, фазфазностную систегиу с фазометрами и пересчетное устройство , отличающеес  тем, что, с целью одаовремерного определени  двух компонент вектора локальной скорости потока, в устройство введен дополнительньгй ультразвуковой излучатель, расположенный перпендикул рно. . двум другим излучател м и ориентированный вдоль векгфа средней скорости потока, . а приемник ультразвуковых колебаний дополнительно снабжен фотоприемником с крестообразной апертурной диа4рагмой и блоками фильтров, при этом модулирующие электроды фотоэлектронных умножителей подключены к выходам генератора, а выходы фотоэлектронных умножителей через соответствующие фильтры - к входам фазометров, вьЕхоДы которых подключены к пересчетному устройству. 2, Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ ее с   тем, что, с целью повышени  точности приемник излучени  ультразвука снабжен дополнительно двум  фотоэлектронными умножител ми, -а анертурные диафрагмы снабжены зеркально отражающими ортогональными полосками, ширина которых и сдвиг относительно основного кресга диафрагмы раве1н половине длины волны ультразвука,в фазоразностную измеритель7 6729938

   kyio схему введены комплекты фвльтрсюИсточники информации,

   одинаковых частот, соединенные с фазо- ,прин тые во внимание при экспертизе

   кЯетрайн через дополнительно введенные .

   схемы вычитани , входы которых поп-1. Ноубл. Двухчастотный ультразвукоключены к фильтрам оДииаксюых частот,5 вой расходомер. - Приборы дл  научных

   а выходы фильтров соединены с блетсомисследований, 1968, № 9, с. 83.

   ;автоподстройки лазера и фотоэлектронного2, Авторское свидетельство СССР

   умножител ,№ 498552, кл. G-O1 Р 5/ОО, 1976.

   t-.-.f- -f - -----/ t/4u ОНГ

   8