Способ определения скорости распространения ударной волны Советский патент 1993 года по МПК G01H9/00 G01N29/06 

Изобретение относится к технике измерения параметров ударных волн и может быть использовано в измерительных системах, предназначенных для этой цели.

Целью предложенного технического решения является повышение точности при расширении области использования способа определения скорости распространения ударной волны.

На фиг.1 представлено устройство для реализации способа определения скорости распространения ударной волны.

Устройство содержит источник 1 непрерывного светового излучения, не меняющегося со временем по интенсивности, одномодовые световоды 2 волоконно-оптического кабеля 3, волоконный разветвитель Y, чувствительный волоконно-оптический элемент-кабель 4, помещенный в исследуемом веществе 5, фоторегистратор 6. На фиг.2 представлен чувствительный волоконно-оптический элемент-кабель. Для четырех положений фронта ударной волны показано направление распространения отраженного от ФУВ светового излучения. На фиг. За,

со

8

СО

ю ел

б изображены графики интенсивности светового излучения 1 на входе в устройство и коазиимпульсное излучение 1отр. на входе в фоторегистратор в зависимости от времени соответственно.

Предлагаемый способ определения скорости распространения УВ реализуется следующим образом.

Непрерывное световое излучение источника 1, например, лазера (фиг.1). не ме- няющееся со временем по интенсивности, вводится в волоконный одномодовый световод 2 оптического кабеля 3, на противопо- ложном конце которого выполнен чувствительный волоконно-оптический эле- мент-кабель 4, расположенный в исследуемом веществе 5. При выходе волны на исследуемое вещество 5, в чувствительном волоконно-оптическом элементе-кабеле 4 происходит отражение света от фронта ударной волны, которое, в зависимости от расположения волоконного световода чувствительного элемента-кабеля 3 по отноше- нию к ФУВ, направляется через волоконный разветвитель Y на фоторегист- ратор б в виде квазиимпульсного светового излучения. Модулирование непрерывного светового излучения, не меняющегося во времени по интенсивности, в квазиимпульсное осуществляется в чувствительном во- локонно-оптическом элементе-кабеле (фиг.2), который представляет из себя нерегулярную укладку одномодового волоконного световода в исследуемом веществе. При распространении УВ по световоду чувстви- тельного элемента-кабеля, когда световод расположен под углом к фронту ударной волны (позиции 2 и 4), световое излучение, согласно закону отражения, отражается под углом, превышающим максимально возможный угол в для обеспечения условия распространения света в одномодовом световоде, поэтому отраженное от ФУВ световое излучение выходит из волоконного световода. При расположении волоконного одномодового световода перпендикулярно фронту ударной волны (позиции 1 и 3) отраженное световое излучение распространяется по световоду и попадает на фоторегистратор 6. Располагая таким обра- зом волоконный световод в исследуемом веществе, во время прохождения УВ вдоль чувствительного волоконно-оптического элемента кабеля из непрерывного светового излучения, не меняющегося со временем по интенсивности (фиг. За), после отражения от ФУВ в чувствительном элементе-кабеле модулируется квазиимпульсное световое излучение (фиг. 36). Зная вид укладки волоконного световода в исследуемом веществе и расстояния между позициями 1 и 3, после регистрации отраженных световых импульсов можно определить скорость ударной волны по формуле:

D

li 1+1 Ati i +1

где li, i+1 - расстояние между позициями i и

0-м)Л tj, i+1 - интервал времени между 1-ым и (1+1)-ым импульсами.

Так как волоконный световод можно изогнуть без его повреждения с минимально возможным радиусом изгиба RHS Юа, где а - диаметр волокна, то погрешность измерения скорости ударной волны будет равна:.

д D 10 а sin в

Таким образом, погрешность измерения скорости распространения УВ зависит только от конструкции чувствительного элемента-кабеля, это позволяет довести ее до величины 1 % от Д. При этом световод, в силу малых поперечных размеров (диаметр сердцевины 5 мкм, диаметр отражающей оболочки 50-100 мкм), практически не внесет возмущений в структуру ударной волны, так как его влияние на УВ меньше порядка погрешности д D измеряемой величины.

Использование предлагаемого способа определения скорости распространения ударной волны обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: позволяет проводить измерение скорости УВ при наличии в зоне распространения УВ электромагнитных полей; увеличивает точность определения скорости УВ, которая зависит от точности выполнения чувствительного элемента-кабеля и может быть доведена до величины 1 %.

Формула изобретения

Способ определения скорости распространения ударной волны, заключающийся в генерации зондирующего излучения, распространении его в чувствительном элементе, подвергающемся воздействию ударной волны, регистрации отраженного от фронта ударной волны излучения в виде информационного сигнала, по временным параметрам которого определяют скорость ударной волны, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения области использования, в качестве зондирующего используют направленное световое излучение, неизменное во времени по интенсивности, в качестве чувствительного элемента

используют волоконно-оптический ка-фронта ударной волны излучения путем небель, обеспечивают квазиимпульсную мо-регулярной укладки кабеля в зоне детекти- дуляцию интенсивности отраженного отрования.

Изобретение относится к технике измерения параметров ударных волн. Целью изобретения является повышение точности определения скорости распространения ударной волны и расширения области использования способа. Зондирующее излучение от источника 1 непрерывного светового излучения вводится в волоконный однокодовый свётодиод 2 воло; онно-опти- ческого кабеля 3, противоположный конец которого представляет собой чувствительный элемент 4 и уложен в исследуемом веществе 5 нерегулируемым образом, так что отраженное от фронта ударной волны, воздействующей на вещество 5 и чувствительный элемент 6, световое излучение поступает на фоторегистратор 6 в виде квазиимпульсного светового излучения и является информационным сигналом. Таким образом, стабилизированный источник 1, чувствительный элемент 6 в виде волоконно-оптического (вместо коаксиального электрического) кабеля и квазиимпульсная модуляция отраженного излучения поззоля- ют повысить точность; , за счет исключения влияния электрических свойств чувствительного элемента на параметры излучения и расширить область использования за счет обеспечения работоспособности в условиях помеховой обстановки, создаваемой электромагнитными полями. 3 ил. л С