Способ измерения скорости газовоздушного потока Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения скорости газовоздушного потока в горных выработках.

Известны акустические способы измерения скорости газовоздушного потока, основанные на излучении в движущийся поток акустических колебаний, регистрации прошедших через поток колебаний и сопоставительном анализе параметров излученных и принятых колебаний.

Недостатками известных способов измерения скорости газовоздушного потока является либо создаваемые в измерителях (или измерителями) аэродинамические сопротивления, либо затухание в звукопрово- дах и призмах акустических волн, либо

малая площадь излучателей и приемников, также приводящая к потерям чувствительности.

Известен способ измерения скорости газовоздушного потока, заключающийся в излучении и приеме акустических волн в цилиндрическом воздуховоде, сравнении характеристик излученных и принятых волн и по результатам сравнения определении скорости газовоздушного потока.

Недостатками известного способа являются малые чувствительность и точность, обусловленные рассеиванием акустических сферических волн на границах излучатель - воздуховод, воздуховод - приемник, затуханием их в стенках воздуховода, а также трудность осуществления акустической изоС

00

ю ел чэ о

ляции между излучателем и приемниками, что приводит к невозможности достоверного контроля скорости газовоздушного потока в горных выработках.

Целью изобретения является повышение чувствител ьности и точности измерений в горных выработках за счет исключения влияния воздуховода на аэроакустическое поле газовоздушного потока.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения скорости газовоздушного потока, заключающемся в излучении и приеме акустических волн в цилиндрическом воздуховоде, сравнении характеристик излученных в принятых волн и по результатам сравнения определении скорости газовоздушного потока, излучают акустические волны, которые трансформируют в измерительном воздуховоде в плоские, путем возбуждения кольцевых участков цилиндрического воздуховода и принимают их другими кольцевыми участками, причем участки возбуждения и приема акустически изолируют друг от друга.

На чертеже представлена одна из возможных схем реализации предлагаемого способа.

Схема включает цилиндрический воздуховод 1, который состоит из излучающего кольцевого участка 2, приемных кольцевых участков 3 и 4, выполненных, например, из пьезокерамики, и разделенных акустическими изоляторами 5 и 6. Времяизмерительная часть 7 схемы включает генератор 8, выход которого соединен с излучающим кольцевым участком 2, усилители 9 и 10, входы которых соединены с приемными кольцевыми участками 3 и 4, а выходы с входами фазового детектора 11, выход которого подключен к индикатору 12.

Способ осуществляют следующим образом.

Генератор 8 вырабатывает синусоидальное напряжение, которым возбуждается излучающий кольцевой участок 2. Последний излучает непосредственно во внутреннее пространство воздуховода 1 и, соответственно, в измеряемый газовоздушный поток акустическую цилиндрическую волну. Эта волна попадает в измеряемый газовоздушный поток без затухания и рассеивания и, проходя по воздуховоду, формируется в акустическую

плоскую волну, скорость распространения которой зависит от скорости газовоздушного потока. Прошедшую по воздуховоду 1 акустическую волну принимают приемными

кольцевыми участками 3 и 4. Излучающий 2 и приемные 3 и 4 кольцевые участки не нарушают конфигурацию воздуховода и тем самым не создают дополнительных аэродинамических сопротивлений. Поперечные

акустические волны, возникающие при возбуждении излучающего участка 2 и излучаемые вдоль оси воздуховода в его стенки, поглощаются акустическими изоляторами 5 и 6, выполненными в виде колец, которые

являются частями воздуховода 1. Принятые приемными кольцевыми участками акустические волны преобразуются в электрические колебания и поступают соответственно на усилители 9 и 10, где они усиливаются,

после чего поступают на фйзовый детектор 11, который сравнивает фазы принятых сигналов и вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное разности фаз, которое фиксируется индикатором 12. Так,

например, использованы в качестве излучающего и приемных кольцевых участков кольца из пьезокерамики ЦТС-19 со средним диаметром 15 мм, в качестве акустических изоляторов использованы кольца,

изготовленные из акустически непрозрачного материала Эладент. Пьезокерамиче- ское кольцо возбуждалось синусоидальным напряжением с частотой 60 кГц и напряжением 5 В. После прохождения по воздуховоду расстояния в 33 мм (база измерения) сигнал на приемниках равнялся 10 мВ, что минимум в 3 раза повышает чувствительность приема по сравнению с известным способом.

Устройство, поясняющееспособ, позволяет осуществить локальный контроль скорости газовоздушного потока, но при изготовлении цилиндрического излучате5 ля, равного диаметру горной выработки, появляется возможность интегральной оценки скорости газовоздушного потока в горной выработке, где эпюра скоростей газовоздушного потока не бывает иде0 альной и может существенно меняться во времени, что приводит к чрезмерной погрешности определения расхода воздуха в горных выработках.