Ротационная установка Советский патент 1992 года по МПК G01M10/00 G01N27/06 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для динамической градуировки преобразователей температуры и электропроводности водных растворов.

Известна ротационная установка -для гидродинамических исследований, содержащая цилиндр для жидкости и устройство для его осевого вращения.

Недостатком данной установки является ограниченность ее использования при метрологических исследованиях.

Известна также ротационная установка, содержащая цилиндрический гидроканал с жидкостью, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси,и державку для крепления испытуемого объекта, выполненную с возможностью вертикального и горизонтального смещения.

Недостатком данной установки является ограниченность области применения случаями гидродинамических испытаний различных моделей и градуировкой преобразователей давления скоростного напора.

Целью изобретения является обеспечение возможностей градуировки первичных преобразователей пульсаций температуры и электропроводности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема ротационной установки; на фиг. 2 - пространственная диаграмма, поясняющая ее работу,

Установка содержит цилиндрический гидроканал 1 с жидкостью, выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси

а

00, державку 2 для крепления испытуемого преобразователя 3. При этом державка 2 выполнена с возможностью вертикального и горизонтального смещения вдоль направляющих А и 5. Направляющая 5 снабжена шкалой 6, отградуированной в единицах температуры или электропроводности. Установка также содержит инфракрасный лазер 7 непрерывного действия, оптический модулятор 8 с блоком питания и управления, прямоугльную призму 10, выполненную с возможностью горизонтального смещения и установленную так, чтобы лазерный луч 11 был параллелен оси вращения 00 и располагался на одинаковом расстоянии от державки 2 градуируемого преобразователя 3.

Установка также может содержать фокусирующую линзу (не показана) сферическую или цилиндрическую, установленную между поверхностью жидкости и прямоугольной призмой 10. Сканатор лазерного луча в вертикальной плоскости и датчик положения этого луча выполнены, например со- ответственно в виде зеркального призматоида 12, установленного с возможностью вращения на оси 13с фокусирующей линзой 14, установленной на фокусном расстоянии от призматоида 12, и в виде датчика угла поворота, состоящего из модуляционного диска 15 и считывающей головки 16. Выход датчиков 15 и 16 угла поворота подключен ((.управляющему входу блока 9 пита- ния и управления оптического модулятора

Ротационная установка работает следующим образом.

Для малых скоростей вращения цилиндрического гидроканала 1 призматоид 12 закрепляют неподвижно, так чтобы луч 11 и державка 2 с преобразователем 3 температуры или электропроводности располага- дись в точках одной окружности 17. Модулятор 8 в этом режиме модулирует лазерное излучение по гармоническому закону (или по импульсному закону). Включают лазер.7, при этом в зоне облучения лазерного луча 11 в жидкости цилиндрического гидроканала 1 образуется нагретая область, которая при вращении жидкости как бы наплывает на преобразователь 3. Частота сле- дования полученных таким образом неоднородностей температуры или электропроводности зависит от частоты сигнала, задаваемого блоком 9 и скорости вращения гидроканала. Амплитуда выходного сигнала преобразователя 3 зависит от его инерционных свойств, что позволяет определить амплитудно-частотную характеристику преобразователя при подаче на его вход сигналов различной частоты.

Для получения амплитудной характеристики преобразователя последний последовательно опускают на различные глубины гидроканала 1. Поскольку из-за поглощения лазерного излучения жидкостью температура и электропроводность изменяются в первом приближении по глубине жидкости

(фиг.2) по экспоненте, то по отградуированной в соответствующих единицах шкале 6 можно по показаниям выходного прибора преобразователя 3 и шкалы 6 построить амплитудную характеристику прибора для различных частот входного сигнала.

Для получения предельной чувствительности преобразователя 3 последний смещают на такую глубину, на которой преобразователь уже не реагирует на появление на его входе неоднородности температуры или электропроводности. Данное значение неоднородности также снимают со шкалы 6.

;При достаточно большой скорости вращения гидроканала 1 формируемая в жидкости неоднородность будет размываться в процессе ее образования. Размывание неоднородности можно предотвратить путем смещения лазерного луча 11 в положение 17

со скоростью, равной линейной скорости вращения гидроканала 1 на данном радиусе. Если, например, характер модуляции лазерного излучения импульсный, то лазерный луч должен смещаться в направлении вращения в течение времени, равного длительности импульса лазера (10 - с). При этом ввиду большого диаметра ротационной установки (4-6) м и малой длительности лазерного импульса смещение луча

может осуществляться не по окружности, а по касательной к ней.

Данный принцип реализуется с помощью сканатора лазерного луча. Вращаясь на оси 13, грани призматоида 12

осуществляютугловое сканирование лазерного луча, которое с помощью линзы 14 преобразуется в линейное вертикальное сканирование. Начало сканирования задается одновременно с началом лазерного импульса датчиком 16 углового поворота призматоида 12.

Формула изобретения 1. Ротационная установка, содержащая цилиндрический гидроканал с жидкостью,

выполненный с возможностью вращения вокруг своей оси, и державку для крепления испытуемого объекта, выполненную с возможностью вертикального и горизонтального смещения, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможностей градуировки первичных преобразователей пульсаций температуры и электропроводности, установка дополнительно содержит нагреватель локального объема жидкости, выполненный в виде инфракрасного лазера, оптический модулятор и прямоугольную призму, при этом прямоугольная призма выполнена с возможностью горизонтального смещения, а оптическая ось лазера и державка установлены параллельно оси вращения ци0

лимдрического гидроканала на одинаковом расстоянии от нее.

2. Установка по п.1,отличающаяся тем, что, с целью повышения точности проведения градуировочных работ, дополнительно содержит сканатор лазерного луча в вертикальной плоскости, установленный перед прямоугольной призмой, и датчик положения лазерного луча, соединенный выходом с управляющим входом оптического модулятора.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для проведения метрологических исследований преобразователей температуры и электропроводности водных растворов. Целью изобретения является обеспечение возможностей градуировки первичных преобразователей пульсаций температуры и электропроводности, т.е. расширение функциональных возможностей ротационной установки, а также повышение точности проведения гра- дуировочных работ. Для этого ротационная установка дополнительно .содержит нагреватель локального объема жидкости, выпол- ненный в виде инфракрасного лазера, оптический модулятор и прямоугольную призму. При этом призма выполнена с возможностью горизонтального смещения, а оптическая ось лазера и державки установлены параллельно оси вращения цилиндрического гидроканала на одинаковом расстоянии от нее. Кроме того, лазер снабжен сканером луча. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, (/ С

16 15

Фиъ.1

Фиг.2