Способ определения скорости частицы Советский патент 1986 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано для измерения скоростей частиц, в том числе в газо- гидродинамических средах.

Цель изобретения - расширение эк,сплуатационных возможностей.

. На чертеже представлена денситограмма трека частицы.

Способ осуществляется следующим образом.

Фотографируют движущуюся частицу конечных размеров с экспозицией,ве.личину которой выбирают заведомо (большей времени, необходимого для

i ; .„

смещения частицы на свои диаметр в проекции на плоскость, перпендикулярной направлению, наблюдения. В таком случае видимая длина трека по продольной оси составляет более двух диаметров частицы, а длины фронта трека и его спада равны диаметру чаетицы независимо от скорости частиЦы.

Совпадение длин фронта и спада кривой почернения трека на фотографии и равенство их диаметру частицы связано с эффектом накопления свето 8ОГО потока от многих точек частицы при ее движении в одной точке фотоматериала, так как из-за конечных размеров частицы ее изображение проектируется одновременно на множество точек.фотоматериала и на каждый разрешаемый элемент его, расположенный в пределах участка изображения частицы, последовательно поступает световой поток от точек частицы, расположенных вдоль проекции направления ее движения на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения.

Самой яркой точкой фронта на фотографии траектории частицы является ее крайняя точка, лежащая на внутреннем конце диа;метра, расположенного вдоль направления движения, поскольку в эту точку изображения частицы н фотоматериале поступает световой поток со всех точек диаметра частицы при ее движении, т.е. при смещении ее изображения на фотоматериале. Указанная точка образует наиболее яркую осевую линию траектории движения частицы. .

В соответствии с кривой почернения фотоматериала преобразуют плотность почернения вдоль осевой лиНИИ траектории на фотоматериале в яркость свечения частицы H(L) вдольнаправления L, а поперек оси траектории - в яркость свечения H(R), и определяют максимальную яркость свечения HO , а также начало траектории и ширину траектории R, по уровню 0,1 Н,.

Зависимость Н(Я) определяет яркость свечения частицы в направлении ее диаметра и симметрична относительно центра частицы. Значение R, определяет видимый диаметр частицы.

Профиль фронта траектории частицы определяется выражением

1 г Н(Е,) g- J И (К„ - R) dR , (1)

о

где Е - расстояние от начала фронта до выбранной точки фронта.

В силу симметрии зависимости H(R)

профиль фронта симметричен относительно значения Е Ro/2, в котором «в соответствии с (1) значение H(Ra)/2 Но/2, т.е. независимо от конкретного вида зависимости H{R),

определяемой характером отражения света поверхностью частицы, середина фронта по уровню 0,5 Н всегда находится на расстоянии Ro/2 от начала фронта, а кривая светимости Н(Е; )

во фронте симметрична относительно центра фронта.

Середина фронта (по уровню Но/2) совпадает с точкой, отстоящей от начала фронта на расстоянии Е,/2 только в том случае, когда интегрирование по пределу Е, в выражении (1) осуществляется во всем диапазоне значений от О до RP,т.е. когда частица перемещается на расстояние, не меньшее ее

собственного диаметра RO.

В таком случае расстояние перемещения частицы в точности равно длине трека, измеренной по уровню к 0,5, т.е. на полувысоте трека, так как,

например, смещение частицы на расстояние, равное ее собственному диаметру, приводит к длине трека, равной двум диаметрам по уровню к 0,1 при пшрине трека на полувысоте, равной диаметру частицы.

Поэтому длительность экспозиций при фотографировании частицы выбирают заведомо большей времени, необходимого частице для смещения на расстояние, равное ее собственному fiftaметру.

Для определения истинной длины трека при произвольном выборе уровня сечения к в диапазоне значений 3 0,,9 определяют длину трека L,; по выбранному уровню к и расстояние от начала трека до точки начал отсчета длины трека по уровню L Истинную длину трека определяют из соотношения LK + 21, - R, Значения яркости свечения частицы H(L), вдоль оси трека приведено на чертеже в координатах яркость Н и длина - L, Длина трека, численно равная длине трека по уровню к 0,5, легко определяется по формуле (2) после измерения длины трека L по уровню 0,1 и расстояния 1 от начала трека до то ки начала отсчета длины трека по вы бранному уровню Ко . Ограничение величины уровня к значениями 0,,9 выбрано для исключения неоднозначности в опреде лении траектории, ее начала и ширины из-за неоднородности почернений фотоматериала при малых уровнях яркости, а также из-за пологости кривьБс 564 , почернений фотоматериала при больших т уровнях яркости. Формула изобретений Способ определения скорости частицы путем ее фотографирования с известной экспозицией и фотометрирования полученного при фотографировании изображения трека частицы вдоль продольной оси с последующим определением длины трека L по уровню КоНо, где К о - численный коэффициент в пределах 0,,9, а HO - максимальная яркость TpJBKa, и определения скорости как отношения длины трека к длительности экспозиции, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, дополнительно фотометрируют трек поперек оси, определяют ширину трека RO и его начальную часть 1 для значений коэффициента К в пределах значений Ко, а длину трека определяют из соотношения L L. + 21 - R,

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить .эксплуатационные возможности Движущуюся частицу конечных размеров фотографируют с экспозицией, заведомо большей времени необходимого для смещения частицы на свой диаметр в проекции на плоскость, перпендикулярной направлению наблюдения. При фотометрировании преобразуют плотность почернения вдоль осевой линии траектории на фотоматериале в яркость свечения частицы H(L) а поперек оси траектории - в яркость свечения H(R). Определяют максимальную яркость свечения, начало и ширину траектории. Истинная длина трека при произвольном уровне сечеиия Ко складывается из длины трека по выбранному уровню и расстояния от начала трека до точS ки начала отсчета длины трека. Выбор величины уровня К в диапазоне 0,1 ,9 обусловлен Исключением неоднозначности в определении траектории, ее начала и ширины из-за неоднородности почернений фотоматериала при малых уровнях яркости. 1 ил.

Н

Но KgHt

0,5Но O.JHe

H(i)

f0,5