Устройство для определения разрешающей способности гидрофизических преобразователей Советский патент 1989 года по МПК G01M10/00 

Изобретение относится к технике гидродинамических испытаний и может быть использовано для определения разрешающей способности гидрофизических преобразователей.

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения устройства.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 и 4 - тепло- граммы, получаемые с помощью теневого прибора.

Устройство для определения разрешающей способности гидрофизических преобразователей содержит рабочий объем с про- зрачными окнами, заполненный прозрачной жидкостью и выполненный в виде опытового бассейна 1 с расположенным s нем испытываемым преобразователем 2, прикрепленным с помощью державки 3 к тележке 4, выпол- ценной с возможностью перемещения по направляющим 5. Кроме того, устройство содержит источник создания в жидкости опы- гового бассейна 1 цилиндрических плотностных неоднородностей, выполненный в виде инфракрасного импульсного лазера 6 с бло- ком 7 питания и круглых диафрагм 8-11 последовательно увеличивающегося диамег- ра в направлении, обратном ходу тележки 4 (фиг. 1), первую последовательность полупрозрачных зеркал 12-15 на длину волны лазерного излучения, установленных за каж- дои из диафрагм 8- 11, причем зеркала 12 - 15 установлены над поверхностью жидкости опытового бассейна 1, ориентированы под N глом 45° к вертикали и оптически согласованы с лазером 6 и трассой следования испытываемого преобразователя 2, средство визуализации плотностных неоднородностей перед испытываемым преобразователем, выполненное в виде теневого прибора, передающая 16 и приемная 17 части которого установлены по разные стороны опытового бассейна 1, ориентированы вдоль него и оптически согласованы с помощью второй последовательности полупрозрачных зеркал 18-25 через прозрачные окна в опытовом бассейне (не показаны) с объемами рабочей прозрачной жидкости, в которых создаются плотностные цилиндрические неоднородности 26-29 различного диаметра с помощью лазера 6 и элементов 8-15 оптической системы (фиг. 1). Зеркала 18-21 ориентированы к горизонтали под углом 45°, а зеркала 22-25 - под углом -45°.

Передающая часть 16 теневого прибора содержит источник 30 света, который может быть выполнен импульсным с блоком 31 питания.

Приемная часть 17 теневого прибора содержит фотоприемник 32, установленный в фокальной плоскости приемной части теневого прибора. Перед фотоприемником 32 установлена фотомаска, выполненная в виде

экрана 33, перекрывающего собой чуть больше половины поля визуализации теневого прибора, получаемого в виде наложения нескольких полей 34-37 визуализации (фиг. 1), расположенных вдоль гидроканала 1.

Для того, чтобы в фокальной плоскости теневого прибора последовательно по мере движения тележки появлялось лишь одно поле визуализации, предназначена шторка 38 с прозрачным окном 39, закрепленная на тележке 4 между одной из стенок опы- тойого бассейна и полупрозрачными зеркалами 22-25. Датчик ширины цилиндрических плотностных неоднородностей 26-29 выполнен, например, в виде резисторного датчика положения, состоящего из скользящего контакта 40, блока 41 вторичной аппаратуры и контактов 42-45, закрепленных вдоль направляющей 5 над зонами облучения жидкости опытового бассейна 1.

Блок 46 управления выполнен, например, в виде управляемого генератора командных импульсов. Устройство содержит также ре гистратор 47.

Выход датчика положения подключен к управляющем} входу блока 46 управления, выход которого соединен с синхронизирующими входами блока 7 питания в лазере и б юком 31 питания импульсной лампы 30.

Входы регистратора 47 подключены к выходам фотоприемника 32 и датчика положения.

В качестве лазера 6 используют лазер с длиной волны излучения, при которой спектральный коэффициент поглощения излучения рабочей жидкостью равен 2-1000 . Это обеспечивает достаточно длинную контрастную неоднородность в жидкости опытового бассейна 1.

Зеркало 15 первой последовательности зеркал может быть выполнено глухим, поскольку для решения аналогичных задач применяются диэлектрические высокоотражающие зеркала, то по технологическим причинам оно также будет неизбежно частично (,ю 1%) пропускающим. Коэффициенты пропускания полупрозрачных зеркал 12- 14 подбирают из условия получения приблизительно равных по контрастности неоднородностой 26-28 в жидкости бассейна 1.

После тисе зеркачо 21 во второй последовательности зеркал может быть выполнено глухим, но дтн облегчения юстировки оптической системы целесообразно (до 1%) сделать его частично пропускающим.

Коэффициенты пропускания остальных зеркал 8 -20 и 22 -24 выбирают из условия получения одинаковых световых потоков, проходящих через сечение опытового бассейна.

В качестве источника 30 света можно использовать любой высокоиитенсивный газоразрядный некогерентный источник в виде

импульсной лампы или импульсный лазер, например рубиновый.

Устройство для определения разрешающей способности гидрофизических преобразователей работает следующим образом.

Включают приводной двигатель (не показан) тележки 4, и последняя начинает перемещаться по направляющим 5. В момент выхода тележки 4 на стационарный режим скользящий контакт 40 достигает контакта 45. При этом датчик положения выдает на блок 46 управления сигнал, который им используется для одновременного включения лазера 6 с блоком 7 питания, источника 30 света с блоком 31 питания и спусковых схем блока 47 регистрации.

Излучение лазера 6 с помощью полупрозрачных зеркал 12 - 15 и диафрагм 8-11 создает в жидкости опытового бассейна 1 серию цилиндрических плотностных неод- нородностей 26-29 различного диаметра.

Вместе с тележкой 4 двигаются закрепленные на ней испытываемый преобразователь 2 и шторка 38 с прозрачным окном 39. К моменту запуска лазера 6 и источника 30 света носовая часть преобразователя 2 и окно 39 шторки 38 находятся в поле 37 визуализации теневого прибора. При этом в плоскости визуализации теневого прибора возникает теневая картина 48 (фиг. 3). Нож Фуко теневого прибора настроен так, чтобы (как и в прототипе) теневой прибор работал в режиме насыщения, при котором теневые картины плотностных неоднородностей выглядят в виде белых линий на темном фоне.

Фотомаска в виде экрана 33 (фиг. 2) перекрывает правую часть теневой картины 48 (фиг. 3) до линии А-А так, что прямолинейное изображение 49 неоднородности 29 полностью перекрывается экраном 33. При этом фотоприемник 32 выдает сигнал, соответствующий темновому току ниже порога срабатывания входных схем регистратора 47 Изгиб 50 неоднородности перед носовой частью преобразователя 2 (на фиг. 3 изображение 51) приводит к появлению тока на выходе фотоприемника 32, регистрируемого регистратором 47 для данного значения ширины однородности 29, выдаваемого на этот же регистратор 47 датчиком положения. Появление тока на выходе фотоприем ника 32 свидетельствует о том, что неоднородность данного размера преобразователь 2 не разрешает. При дальнейшем перемещении тележки 4 испытываемый преобразователь последовательно появляется в зонах 36, 35 и 34 визуализации теневого прибора. Описанный процесс повторяется с неоднород- ностями 28, 27 и 26.

При определенном значении ширины неоднородности (фиг. 4) ее изображение 52 не изменяется при появлении изображения 51 преобразователя 2 в зоне неоднородности.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Фотоприемник 32 не выдаст ла регистратор 47 сигнала, это свидетельствует о том, что разрешающая способность испытываемого-преобразователя равна ширине данной неоднородности, регистрируемой другим входом регистратора 47.

Формула изобретения

Устройство для определения разрешающей способности гидрофизических преобразователей, содержащее рабочий объем с прозрачными окнами, заполненный прозрачной жидкостью, средство перемещения испытываемого преобразователя относительно жидкости, источник создания цилиндрических плотностных неоднородностей в жидкости, выполненный в виде инфракрасного импульсного лазера с блоком питания и круглых диафрагм с последовательно увеличивающимся диаметром. ci .осиленных на выходе лазера, средство визуализации плотностных неоднородностей, выполненное в виде теневого прибора, средство регистрации деформации цилиндрических плотностных неоднородностей перед испытываемым преобразователем, выполненное в виде фотомаски и фотопрпсу.ника, последовательно установленных в фокальной плоскости теневого прибора, к также блок управления, выполненный преимущественно в виде управляемого генератора импульсов, выход которого подключен к управляющему входу блока питания лазера. t чьгчпк п-нрины цилиндрической неоднородное; . отличающееся тем, что, с целью поп лыеная ш-шссти и расширения области применения, рабочий объем выполнен в виде опытом), о оаесе-ппа с расположенными вдоль него .,,яю- щими, а средство перемещения испытываемого преобразователя - в виде тележки, выполненной с возможностью перемещения вдоль направляющих, при -ггом над поверхностью жидкости опытового бассейна установлена первая последовательность полупрозрачных зеркал на длину волны лазерного излучения, ориентированных под углом 45° к вертикали и оптически согласованных с лазером и трассой следования испытываемого преобразователя, а круглые тиафрагмы последовательно увеличивающегося диаметра установлены перед каждым пз зеркал в направлении против хода, тележки, по обе стороны опытового бассейна против его прозрачных окон установлена вторая последовательность полупрозрачных зеркал под углами 45° и -45° к горизонтали, оптически согласованных с передающей и приемной частями теневого прибора, при этом между одной из стенок опытового бассейна и полупрозрачными зеркалами второй последовательности установлена-шторка с прозрачным окном, закрепленная на тележке, а датчик ширины цилиндрической неоднородности выполнен в виде датчика положения тележки

относительно направляющих, выход которого подключен к управляющему входу блока управления, фотомаска .выполнена в виде экрана с возможностью его вертикального

смещения в фокальной плоскости теневого прибора, а источник света - импульсным с блоком питания, подключенным синхронизирующим входом к блоку управления.

Изобретение относится к метрологии, измерительной технике и может быть использовано для определения пространственной разрешающей способности гидрофизических преобразователей. Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения устройства. С помощью лазера 6 в опытовом бассейне 1 с жидкостью создают цилиндрические оптические неоднородности 26-29 в поле зрения 34-37 теневого прибора, которое вместе с тележкой 4 и испытуемым преобразователем 2 последовательно перемещается вдоль опытового бассейна 1. Диаметр цилиндрических оптических неоднородностей 26-29 задается различным с помощью диафрагм 8-11. Преобразователь 2 последовательно наплывает на неоднородности 29, 28, 27, 26. При этом неоднородности большого диаметра не будут деформироваться при появлении перед ними испытуемого преобразователя 2, но, начиная с некоторого порогового значения диаметра неоднородности, последняя искривится при появлении преобразователя 2. Данный диаметр и принимается за разрешающую способность гидрофизического преобразователя для заданной скорости буксировки. 4 ил.

i К Блоку питания 7 /5 | лазера 6

20

21

22 23

Фиг. г

фиг. 3

25 24

41 От датчика

i Л i 1

положения

А О Фиг. Ц