Способ измерения скорости характеристик потоков жидкостей и газа Советский патент 1979 года по МПК G01P3/36 G01P5/02 

кой частипы представляет собой в фокальной плоскости линзы прерьгоистую лннвю.

На фиг. 1 приведены примеры спектров части другой,, геометрической формы. Для иэмеретшя проекций ротора, ортогонад,ных лучу зондирующего иэлучения, необходимо вводить частицы с дифракционными порядками, имеющие разный период по осям, например, в виде трехосного эллипсоида, тетраэдра и т. д. Частицы можно изготовить и в форме шара, но материал в этом случ выбирают анизотропный. Светорассеивающими объектами могут быть также градаенты плотности, получаемые, например Б воде, нагретой проволочкой или инфракрасным лазером.

Измерение угловой скорости вращения частицы в потоке предлагаемым способом основано на преобразовании Фурье, которое осуществляет собирающая линза. Если перед линзой находится анаггазируемый обьект, то в фокальной плоскости за линзой наблюдается спектр, амплитудное распределение которого не изменяется при перемещении анализируемого объекта параллельно самому себе. При вращении же светорассеиваю- .ыдаго объекта вокруг оптической оси вращается как целое и его спектр. Измерить угловую скорость МОЖНО с ПОМОпозю вращающегося или неподвижного фильтра, представляющего собой негативное изображение спектра, мультиплицированное черэз угол (комбинацию щелей). Угол выбирают из требований необходимого пространственного осрецне шя вращательного движения. Причем после оптического фильтра раополага;ют фотоприемник, который регистрирует импульсы светового потока, прощедшего через фильтр. При этом угловая скорость равна известному угловому расстоянию между щелями, деленному на время между импульсами фототока.

Для расчета компонент градиента скорости необходимо регистрировать абсолютное значение углов, при которых скорость измерена, и по известным уравнениям рассчитать значение градиента.

На фиг. 2 изображена схема устройства для измерения угловой скорости вращения вытянуто-сплюснутых частиц 5 дотоке жидкости или грза.

Устройство содержит лазер 1, объектив 2, диссектор 3, регистрирующее устройство 4, исследуемый поток 5.

Устройство работает следующим образом.

Луч лазера 1 проходит через исследуемый поток 5. Рассеянное на частицах излучение собирается объективом 2 и фокусируется на диссектор 3, расположенный в Фурье-плоскости линзы, электрический сигнал с которого подают на устройство 4. Спиральная развертка диссектора считывает распределение интенсивности в спектре частиц. Частота развертки должна

превышать, как минимум, вдвое чаототу вращения частипы. При обработке записи на ЭВМ определяют угловую скорость вращения частицы по угловой скорости вращения спектра вокруг оптической оси прибора и рассчитывают по извест ным формулам градиент скорости и ротор потока.

На фиг. 3 приведена другое устрой- ство реализации предложенного способа.

Устройство содержит источник света 1; коллиматорную систему 6 устройство для создания цилиндрических гра- диентов плотности жидкости в виде

проволочки 7, натянутой перпендикулярно вектору средней скорости потока в гидроканале, на которую разряжается заряд конденсатора; объектив 2; амплитудную решетку 8; расположенный в Фурьеплоскости объектива 2 фотоприемняк 9; регистрирующее устройство 4, иоследуемую модель 5.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток источника 1 проходит коллиматор, далее в исследуемом потоке рассеивается на неоднородное- тях плотности и проектируется объективом 2 на амплитудную рещетку 8, изготовленную с или более щелями. Спектр цилиндрической метки вращается вокруг оси зондирующего пучка и последовательно пересекает щелк развертки. По времени между импулысами фототока, снимаемыми с фотоприемника 9, измеряют угловую скорость вращения метки.

формула изобретения

Способ измерения скоростных характеристик потоков жидкостей и газа.

5

заключакмцийся во введении в поток светорассеивающих объектов несферической форк«,1, например, в виде паралле.лепипедов, с отношением сторон (l:10:100), зондировании потька световым пучком и регистрации рассеянного излучеиия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения угловой скорости вращения частиц жидкости или газа, проекцию угловой скорости вращения, параллельную вектору зондирующего излучения, определяют по угловой скорости вращения спектра рассеивания в области дифрак шш Фраунгофера, а ортогональные проекции угловой скорости определяют в той

496

же области дифракции по измерению расстояния между дифракционными максимумами по взаимно перпендикулярным осям.

Источники информации, приня-Лш во

внимание при экспертизе

1.Ринкевичюс Б. С., Яинна Г. М. Доплеровский метод измерения скорости вращения частиц в двухфазном потоке Известия вузов. Физика , 1974, № 5. 119-121.

2.Трохан А. М. и др. Фотоэлектрический метод измерения турбулентности высокотемпературных пофокав - Физика горения и взрыва , 1966, № 1, 112-116.

-- -«Э 1липсоид

f7of}a/7/f(j7enL/mff remff ff/y (Риг1

///