Устройство для измерения скорости потока Советский патент 1977 года по МПК G01P5/18 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при изучении процессов горения и детонации в газах, а также для измерения скоростей газовых и жидкостных потоков.

Известны устройства для измерения скорости потока путем концентрации электромагнитной энергии до значения, приводящего к образованию искры фокусировкой луча лазера, содержащие оптический квантовый генератор, оптическую систему для фокусировки луча лазера и съемочную .камеру Ij.

Недостатками этих устройств являются низкая точность измерений вектора скорости потока вследствие вносимых лазерными метками больших возмущений в исследуемый поток газовой среды, взрывоопасность н опасность воспламенения исследуемой среды в процессе измерений.

Ближайщим к изобретению по технической сущности является устройство, предназначенное для измерения скорости газового потока, содержащее источник питания, элемент, образующий метки путем создания последовательности электрических искровых разрядов, разрядный конденсатор, объективы, источник света н съемочную камеру 2.

Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью измерений и, кроме гого, им невозможно измерять вектор скорости в нестационарных потоках горючей среды. Это определяется тем, что плотность тепловых меток, созданных искровыми разрядами, сильно отличается от плотности измеряемой среды, что практически очень затрудняет определение скорости исследуемых нестационарных потоков. Кроме того, эти метки воз.мущают исследуемый поток газа и создают опасность для его воспламенения.

Для повышения точности и обеспечения измерений вектора скорости в нестационарных потоках взрывоопасной среды в предлагаемом устройстве элемент, образующий метки, выполнен в виде ряда чередующихся линейных

участков, например, проволоки с различным о.мическим сопротивлением, причем сопротивление участков проволоки, создающих метки, в 45-50 раз больще сопротивления участков, образующих промежутки между ними.

На фиг. 1 приведена припдиппальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 - теплерограмма серии точечных меток.

Устройство состоит из источника питания 1, зарядного сопротивления 2, тумблера 3, разрядного конденсатора 4, элемента 5, образующего метки и помещенного между объектива1ми 6 и 7, строящими изображение источника света 8 в плоскости ножа Фуко 9, расположенного перед съе.мочной камерой 10, регистрпрующей метки.

Элемент 5, образующий метки, выиолнен в виде последовательно соединенных отрезков проволоки, соиротивление которых чередуется. В простейшем случае это последовательно соединенные правильно чередующиеся отрезки двух проволок, сопротивление которых отличается не менее, чем в 45-50 раз. Размеры отрезков проволоки, обладающих большим сопротивлением, выбираются в соответствии с размером создаваемых меток, а размеры проволоки, обладающих меньшим сопротивлением- в соответствии с желаемым расстоянием между метками. В тех случаях, когда необходимо пометить каждую из серии созданных меток, участки элемента, образующего метки, обладающие больщим сопротивлением, могут быть выполнены в виде отрезков проволоки с различным сопротивлением. В этом случае метки легко отличаются одна от другой ио плотности почернения фотографического материала. Возможен и другой вариант. Можно менять не метки, а расстояние между ними, изменяя размер отрезков проволоки, обладающих малым сопротивлением.

Вторым вариантом выполнения элемента, образующего метки, является тонкая проволока из однородного материала, обладающего большим сопротивлением и разделенная на отдельные участки теплоизолирующими проставками. Последние могут быть изготовлены ич тонких стеклянных трубок, плотно обжимающих проволоку. Поскольку метки создаются неизолированными участками проволоки, длины неизолированных и покрытых теплоизоляцией участков выбираются в соответствии с размерами создаваемых меток и промежутками между ними. Возможна комбинация первого и второго вариантов.

Устройство работает следующим образом.

Конденсатор 4 заряжается от источника питания 1 через зарядное сопротивление 2 и тумблер 3 (положение «а). При переключении тумблера в положение «б конденсатор разряжается через элемент 5, создающий серию точечных меток, расположенных на одной прямой. Объектив б, коллимирующий световой пучок, идущий от точечного источника 8, посылает параллельный пучок лучей, проходящий через исследуемый поток. Поскольку показатель преломления каждой из тепловых «меток отличается от показателя преломления исследуемой среды, метки являются оптическими неоднородностями, отклоняющими проходящие через них лучи. Если лучи, проходящие через однородную среду, пересекаются в фокусе объектива 7 и, частично перекрываясь ножом Фуко 9, дают в плоскости изображения съемочной камеры 10 равномерно освещенный серый фон, то отклоненные тепловыми метками лучи проходят мимо ножа или задерживаются им. В плоскости

изображения съемочной камеры 10 иоявляются области, освещенность которых отличается от освещенности основного фона,- теплеровское изображение тепловых точечных меток (фиг. 2). Высокая чувствительность теплерОВского метода позволяет сделать видимыми метки при разности температур метки и окружающей среды 1-2°С. Разница плотностей метки и исследуемой среды в этом случае мала. Это обеспечивает высокую точность следования

метки за потоком и возможность определения вектора скорости в любой точке нестационарного потока. При столь незначительном повышении температуры в метке исключается возможность воспламенения исследуемой среды меткой.

Вектор скорости вычисляют по смещению метки, зарегистрированному съемочной камерой в течение известного промежутка времени.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости потока, содержащее источник пита1ния, элемент, образующий метки, подключенный к разрядному конденсатору, объективы, источник света и съемочную а а1меру, отличающееся тем, что, с целью .повышения точности и обеспечения измерений в нестационарных потоках взрывоопасной среды, элемент, образующий

метки, выполнен в виде ряда чередующихся линейных участков проволоки с различным омическим сопротивлением, причем сопротивление участков проволоки, создающих метки, в 45-50 раз больше сопротивления участков

проволоки, образующих промежутки между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство № 195727, М. Кл.2 G 01Р 5/20, 25.06.1967.

2.Авторское свидетельство № 406164, М. Кл.2 G 01Р 5/18, 15.04.1974 (прототип).