ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА РАСПЫЛИВАНИЯ ЖИДКОСТИ РАСПЫЛИТЕЛЕМ Российский патент 2009 года по МПК B05B12/08 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике аэродисперсных потоков и может быть использовано для определения качества распыливания топлива при безмоторных испытаниях элементов топливной аппаратуры, в частности распылителя.

Известен способ определения дисперсности распыливания жидкости распылителем, основанный на явлении рассеяния плоской монохроматической волны света каплями аэродисперсного потока, заключающийся в многократной регистрации и усреднении интенсивности излучения, рассеянного в малых углах распыленной жидкостью при прохождении лазерного луча через отверстия в стенках светонепроницаемой камеры впрыска поперек направления впрыска распыленной жидкости (Ю.Ф.Дитякин. Распыливание жидкости/ Л.А.Клячко, Б.В.Новиков, В.И.Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1977. - С.187-189).

Недостатком способа является невозможность его применения для аэродисперсных потоков из-за усреднения показателя дисперсности распыливания жидкости распылителем в различных фазах развития нестационарной струи и низкие функциональные возможности определения дисперсности распыливания жидкости распылителем в объеме аэродисперсного потока из-за необходимости проведения многократных измерений в различных направлениях сечения анализируемого объема аэродисперсною потока.

Также известен способ проверки функции распыливания распылителя, заключающийся в сравнении регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя. В качестве показателя излучения исследуемого распылителя используют контрастность изображения поверхности детекторной пластины, на которую производят однократное напыление, полученную от камеры. Соответствующий показатель излучения эталонного распылителя получают предварительно (Заявка JP В №61-51730, МКИ⁴ G01М 19/00, В05В 1/00).

Недостатками данного способа являются низкая точность вследствие появления дополнительных погрешностей, возникающих из-за разрушений структуры аэродисперсного потока, создаваемых детекторной пластиной, вносимой в исследуемый поток; субъективность определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю и отсутствие возможности применения для определения качества распыливания в разных фазах развития аэродисперсных потоков жидкости из-за того, что на детекторной пластине остаются частицы жидкости в течение всего цикла распыливания; отсутствие оперативности определения соответствия исследуемого распылителя эталонному распылителю вследствие узких технологических возможностей, обусловленных необходимостью подготовки поверхности детекторной пластины перед каждым циклом распыливания.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ определения качества распыливания жидкости распылителем, заключающийся в сравнении регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя. В качестве показателей излучения просвечиваемого стробированием аэродинамического потока жидкости используют отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для исследуемого распылителя и отношение средних интенсивностей отраженного от аэродисперсного потока жидкости излучения и прошедшего аэродисперсный поток жидкости излучения для эталонного распылителя (патент RU 2183509,МПК7 В05В 1/00, В05В 12/00).

Основным недостатком данного способа является то, что аэродисперсный поток жидкости лежит в плоскости предмета двух видеокамер, поэтому чтобы объем аэродисперсного потока жидкости не влиял на качество изображения в плоскости изображения, то есть в плоскости фотоприемников, видеокамеры должны обеспечивать большую глубину резкости, которая достигается малыми увеличениями объектива видеокамер, а малое увеличение создает малое изображение размеров аэродисперсного потока жидкости в плоскости фотоприемника. Кроме того, малые изменения угла оси распыла аэродисперсного потока жидкости ведут к большим изменениям интенсивностей излучения отраженного от аэродисперсного потока жидкости и прошедшего через аэродисперсный поток жидкости. В конечном итоге эти факторы приводят к большой погрешности измерений. Применение двух телевизионных камер также приводит к увеличению погрешности измерений, а также и к увеличению стоимости данного способа.

Предлагаемый оптический способ решает задачу повышения точности качества распыливания жидкости распылителем и снижение стоимости реализации способа.

Указанная задача решается тем, что в оптическом способе определения качества распыливания жидкости распылителем путем сравнения регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя согласно изобретению предварительно аэродисперсный поток жидкости распыливают между плоскостью предмета и цифровой или видеокамерой. В плоскости предмета устанавливают тест-объект с темными и светлыми концентрическими окружностями и фокусируют его изображение в плоскости прибора с зарядовой связью (ПЗС) цифровой или видеокамеры, и регистрируют показатель излучения. В качестве регистрируемого показателя излучения используют контраст в изображении тест-объекта для исследуемого распылителя, а в качестве эталонного показателя - контраст в изображении тест-объекта для эталонного распылителя, значения которых определяют по следующим выражениям:

где С_ис - контраст в изображении тест-объекта для исследуемого распылителя;

n,p - количество заданных сечений в изображении тест-объекта;

E_maxij - максимальная освещенность изображения тест-объекта в точке с координатами (i,j) для исследуемого распылителя;

E_maxij - минимальная освещенность в изображении тест-объекта в точке

с координатами (i,j) для исследуемого распылителя,

где С_эт - контраст в изображении тест-объекта для эталонного

распылителя;

n,p - количество заданных сечений в изображении тест-объекта;

E_maxij - максимальная освещенность в изображении тест-объекта в

точке с координатами (i,j) для эталонного распылителя;

E_maxij - минимальная освещенность в изображении тест-объекта в точке

с координатами (i,j) для эталонного распылителя.

Повышение точности достигается тем, что объект исследования помещают между плоскостью предмета и цифровой или видеокамерой. В плоскости предмета устанавливают тест-объект и фокусируют его изображение в плоскости ПЗС цифровой или видеокамеры. Настройка системы тест-объект - камера остается неизменной. Объект исследования представляет аэродисперсный поток жидкости, через которую проходит световой поток, отраженный от тест - объекта. Контраст в изображение тест-объекта зависит от свойств среды: величины капель, их количества и однородности.

Предлагаемый способ определения качества распыливания жидкости распылителем поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства для определения качества распыливания жидкости распылителем, реализующего этот способ; на фиг.2 представлен общий вид тест-объекта с темными и светлыми концентрическими окружностями, на фиг.3 - часть тест-объекта.

Кроме того, на фиг.3 дополнительно показано следующее:

а - ширина светлого кольца тест-объекта, мм.

А - расстояние между центрами светлых колец тест-объекта, мм.

Устройство для определения качества распыливания жидкости распылителем, реализующее предложенный способ, снабжено тест-объектом 1, установленным в плоскости предмета 2, с темными и светлыми концентрическими окружностями, центр которого совпадает с осью симметрии исследуемого распылителя 3, формирующего аэродисперсный поток 4 жидкости, блоком сравнения 5, выполняющим функцию сравнения контрастов, получаемых от исследуемого распылителя 3, и контраста эталонного распылителя, цифровой или видеокамеры 6.

Исследуемый распылитель 3, цифровая или видеокамера 6 и блок сравнения 5 связаны электрической схемой 7.

Концентрические кольца тест-объекта имеют коэффициент заполнения К≥0,5. Коэффициент заполнения К (см. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов/ Ю.Г.Якушенков. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Логос, 1999. - С.239) определяется по формуле:

где а - ширина светлого кольца тест-объекта, мм;

А - расстояние между центрами светлых колец тест-объекта, мм.

Способ определения качества распыливания жидкости распылителем осуществляется следующим образом.

Предварительно аэродисперсный поток 4 жидкости распыливают между плоскостью предмета 2 и цифровой или видеокамерой 6. В плоскости предмета 2 устанавливают тест-объект 1 с темными и светлыми концентрическими окружностями и фокусируют его изображение в плоскости ПЗС цифровой или видеокамеры 6. Световой поток, отражаясь от тест-объекта 1 и проходя через аэродисперсный поток 4, формирует изображение тест-объекта 1 на ПЗС цифровой или видеокамеры 6, сигнал с которой передается на блок сравнения 5. Регистрируют показатель излучения, в качестве которого используют контраст в изображении тест-объекта 1 для исследуемого распылителя 3. Значение контраста в изображении тест-объекта 1 для исследуемого распылителя 3 определяют в соответствии с выражением (1), а значение контраста в изображении тест-объекта 1 для эталонного распылителя определяют в соответствии с выражением (2). При этом контраст в изображении тест-объекта 1 по выражению (2) определяют заранее.

Сравнение контрастов для исследуемого и эталонного распылителей производят в соответствии с выражением:

По последующему сравнению контрастов исследуемого и эталонного распылителей в соответствии с выражением (3) судят о качестве распыливания жидкости исследуемым распылителем и соответствии исследуемого распылителя эталонному распылителю.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет решить проблему повышения точности и снижения стоимости.

Изобретение может быть использовано в экспериментальной гидродинамике аэродисперсных потоков для определения качества распыливания топлива при безмоторных испытаниях элементов топливной аппаратуры, в частности распылителя. Способ включает сравнение регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя. Предварительно аэродисперсный поток жидкости распыливают между плоскостью предмета и цифровой или видеокамерой, в плоскости предмета устанавливают тест-объект с темными и светлыми концентрическими окружностями и фокусируют его изображение в плоскости прибора с зарядовой связью цифровой или видео камеры, и регистрируют показатель излучения. В качестве регистрируемого показателя излучения используют контраст в изображении тест-объекта для исследуемого распылителя, а в качестве эталонного показателя - контраст в изображении тест-объекта для эталонного распылителя. Существенно повышается точность качества распыливания жидкости распылителем и снижается стоимость реализации способа. 3 ил.

Оптический способ определения качества распыливания жидкости распылителем путем сравнения регистрируемого показателя излучения аэродисперсного потока жидкости исследуемого распылителя и соответствующего показателя эталонного распылителя, отличающийся тем, что предварительно аэродисперсный поток жидкости распыливают между плоскостью предмета и цифровой или видеокамерой, в плоскости предмета устанавливают тест-объект с темными и светлыми концентрическими окружностями и фокусируют его изображение в плоскости прибора с зарядовой связью цифровой или видеокамеры, и регистрируют показатель излучения, в качестве регистрируемого показателя излучения используют контраст в изображении тест-объекта для исследуемого распылителя, а в качестве эталонного показателя - контраст в изображении тест-объекта для эталонного распылителя, значения которых определяют по следующим выражениям:

где С_ис - контраст в изображении тест-объекта для исследуемого распылителя;

n,p - количество заданных сечений в изображении тест-объекта;

E_maxij - максимальная освещенность изображения тест-объекта в точке с

координатами (i,j) для исследуемого распылителя;

E_minij - минимальная освещенность в изображении тест-объекта в точке

с координатами (i,j) для исследуемого распылителя,

где С_эт - контраст в изображении тест-объекта для эталонного распылителя;

n, р - количество заданных сечений в изображении тест-объекта;

E_maxij - максимальная освещенность в изображении тест-объекта в точке с

координатами (i,j) для эталонного распылителя;

E_minij - минимальная освещенность в изображении тест-объекта в точке с координатами (i,j) для эталонного распылителя.