Устройство для измерения скорости газовоздушных потоков Советский патент 1992 года по МПК E21F5/00 

(21)3900739/10 (22)26.12.84 (46)30.06.92. Бюл. Ns 24

(71)Московский горный институт

(72)Л.А.Пучков, С.З.Шкундин, А.М.Бондарев и А.В.Лихачев

(53)534,232(088 8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1682590. кл. Е 21 F 5/00, 28.09.83.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ГАЗОВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для

измерения скорости газовоздушных потоков в горных выработках. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет увеличения КПД электроакустического преобразования и работы на плоской волне Устройство содержит излучающий 1 и приемный 2 кольцевые пьезоп- реобразователи, закрепленные через акустические изоляторы 3 на торцах корпуса 4, усилитель 5, генератор 6, схему 7 сравнения. Диаметр цилиндрического измерительного канала 8 выбирается из приведенного соотношения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости газовоздушных потоков в горных выработках.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости за счет увеличения КПД электроакустического преобразования и работы на плоской волне.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения скорости газовоздушных потоков.

Устройство включает излучающий 1 и приемный 2 кольцевые пьезокерамическце преобразователи, прикрепленные через акустические изоляторы 3 к торцам корпуса 4, усилитель 5, вход которого подключен к приемному кольцевому пьезокерамическо- му преобразователю 2, генератор б, выход которого соединен с излучающим кольцевым пьезокерамическим преобразователем 1, схему сравнения 7, один из входов которой соединен с выходом усилителя 5, а второй вход подключен к генератору 6. При этом диаметр цилиндрического измерительного канала 8 выбирается из приведенного соотношения

Устройство работает следующим образом.

Излучающий кольцевой пьезокера- мический преобразователь 1 возбуждает в канале 8 ультразвуковые волны, распространяющиеся в канале 8 со скоростью С принимающиеся приемным пьезокерамическим преобразователем 2 и преобразующиеся последним в электрические колебания. Усиленный усилителем 5 сигнал с приемного преобразователя 2 подается на один из входов схемы сравнения, на второй вход которой поступает опорный сигнал с генератора 6.

В результате расчетов и последующих экспериментов было установлено, что на резонансной частоте излучателя при определенно выбранном из указанного соотношения диаметре канала отсутствует волноводное распространение ультразвуковых волн с разными групповыми скоростями в канале, а распространяется только

СО

с

VJ

4 I Ю О vj

плоская волна, что исключает появление на приемное пьезокерамическом преобразователе помех в виде сигналов от этих волн, причем одностороннее крепление кольцевых пьозокерамических преобразователей повышает уровень полезного сигнала за счет повышения КПД электроакустического преобразования. При этом устройство работает в резонансной области пьезокерамиче- ских преобразователей на рабочей частоте, которая рассчитывается по формуле

Сзз

fo

ла

где Сзз- постоянная пьезокерамики, м/с;

а - средний диаметр кольцевого пьезо- керамического преобразователя м.

При наличии потока скорость распространения ультразвуковой плоской волны в движущейся относительно неподвижных излучателя и приемника газовоздушной среде равна векторной сумме скорости ультразвуковой волны С и скорости потока V, что приводит к изменению времени распространения ультразвуковой волны, которая фиксируется приемным преобразователем. На вы, jfle схемы сравнения появляется сигнал, пропорциональный разности фаз между опорным и принятыми колебаниями.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости газовоздушных лот оков, включающее кольцеи

72ZЈ &ZZZZZZZ%ZA

10

15

20

вые излучающий и приемный пьезокерами- ческие преобразователи с присоединенными к ним акустическими изоляторами, корпус, в теле которого выполнен цилиндрический канал, усилитель, вход которого соединен с приемным кольцевым излучающим преобразователем, генератор, выход которого соединен с излучающим кольцевым пьезокерамическим преобразователем, схему сравнения, один из входов которой соединен с выходом усилителя, отлучающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет увеличения КПД электроакустического преобразования и работы на плоской волне, акустические изоляторы закреплены на торцах излучающего и приемного кольцевых пьезокерамических преобразователей и присоединены к торцам корпуса, диаметр канала которого выбирается из соотношения

г

0 0,58 я Э , Сзз

где D - диаметр цилиндрического канала, м;

а - средний диаметр кольцевого пьезо- керамического преобразователя, м;

С - скорость звука в газе, м/с;

Сзз - постоянная пьезокерамики, м/с при этом второй вход схемы сравнения соединен с выходом генератора.

а