Способ измерения давления в ударной волне Советский патент 1985 года по МПК G01L23/00 

1 1

Изобретение относите к контрольно-измерительной технике и предназначено для исследования ударных волн в жидкостях при исследовании кавитации

Целью изобретения является повьшение точности за счет исключения случайных ошибок при вычислении скорости ударной волны.

На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа, на фиг.2 - типичная картина распространения ударной волны, регистрируемая на фотоматериале.

Устройство (фиг.1) содержит импульсный лазер 1, телескопическую систему 2, светоделительное зеркало 3, оптическую линию 4 задержки ;щя фор шрования сдвоенного лазерного импульса, объектив 5 фоторегистратора, круглый непрозрачный экран 6, фотоматериал 7. На фиг.1 также изображена ударная волна 8.

Способ измерения давления в ударной волне осуществляется следующим образом.

Излучение от лазера 1 расширяется телескопической системой 2 и направляется на светоделительное зеркало 3: прошедший через него :пучок света осуществляет первую экспозицию ударной волны 8, отраженньй от зеркала 3 и прошедший через линию 4 задержки пучок света - ее вторую экспозицию. В качестве ножа-диска используется круглый непрозрачный экран 6, установленный в фокусе обьектива 5.

При регистрации ударной волны 8 сдвоенным лазерным импульсом на фотографии (фиг,2) получаются два изображения ударной волны 8,сдвинутые относительно друг друга на расстояние, проходимое волной за промежуток времени между импульсами. Измеряя это расстояние 4X , и зная интервал t между лазерными импульсами, рассчитывают скорость ударной волны.

Минимальный временной интервал 4t между лазерными импульсами выбирается таким, чтобы сдвиг Дх изображений ударной волны 8, распространяющейся в жидкости, разрешался объективом 5 оптической системы

77704

лх ,

где ,22f(/D);

f - фокусное расстояние объектива фоторегистратораJ

D - световой диаметр объектива

фоторегистратора, Л - длина волны света. ,6а, где а - скорость звука в невозмущенной жидкости.

Интервал 4t между лазерными импульсами выбирается большим, чем длительность каждого из лазерных импульсов, так.как в противном случае измерение расстояний лх между теневыми изображениями ударных волн 8 становится невозможным из-за их смаза во время каждой из экспозиций. С другой стороны, временной интервал t между импульсами выбирается меньшим того времени, за которое ударная волна 8 выходит за пределы регистрируемого кадра, т.е.

1

где L - максимальный размер поля

зрения объектива 5 фоторегистратора.

Скорость распространения ударной волны в жидкости и давление на ее фронте связаны между собой известным соотношением з

Ф fo v(v-a),

где РФ - давление на фронте ударной

волны, f - плотность невозмущенной

жидкости,

V - измеренная скорость распространения ударной волны в

жидкости, m - эмпирический коэффициент

(для воды m S. 2,1) . Фоторегистрация темнопольной теневой картины (т.е. получение изображения волны на позитиве в виде светлых колец на темном фоне) обеспечивает повьш1ения контраста изображения ударной волны, что позволяет более точно производить вычисления скорости ее распространения и, в конечном счете, точности вычисления давления.

СУ

5J

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ .ДАВЛЕНИЯ В УДАРНОЙ ВОЛНЕ путем измерения скорости ее распространения в прозрачной жидкости, заключающийся в фоторегистрации теневой картины распространения волны на фотоматериале при подсветке среды лазерными импульсами и вычислении скорости по пути, пройденному волной за интервал времени между импульсами, при этом давления вычисляют по известной зависимости давления от скорости ударной волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения случайных ошибок при вычислении скорости ударной волны, формируют сдвоенные лазерные импульсы с временным интервалом между ними, удовлетворяющим условию - A+jAL, А А € где 2 - максимальный размер поля зрения объектива фоторегистратора; 4 X - минимальный сдвиг изображения ударной волны, разрешаемый объективом фоторегистратораj At - интервал времени между лазерными импульсами; ,6с( , где «д - скорость звука в жидкости, и фоторегистрируют темнопольную теневую картину.