Способ определения составляющих скорости течения жидкости или газа Советский патент 1980 года по МПК G01P5/24 

1

Изобретение относится к техническим средствам океанологии, океанографии и может быть использовано также в технической гидромеханике и физике атмосферы.

Известны способы определения скорости течений: при помощи вертушки, гидроакустических средств, доплеровский метод 1.

Недостаток этих способов состоит в том, что они позволяют определять скорость течений только непосредственно вблизи места установки измерительного преобразователя.

Известен также способ определения составляющих скорости течения, заключающийся в излучении акустических сигналов, приеме эхо-сигналов объемной и донной реверберации, измерении мгновенного значения разности частот донной и объемной реверберации и определении составляющих скорости течения 2.

Однако при осуществлении такого способа скорость определяется с значительной погрещностью из-за статистической природы реверберации и флуктуации отраженного сигнала. Недостатком способа является также необходимость измерять частоту донной реверберации, что ограничивает предельную глубину применения способа и вызывает неоправданное увеличение излучаемой акустической мощности.

Цель изобретения - повышение точиости определения малых скоростей течения, не совпадающих с направлением излучения.

Для достижения поставленной цели измеряют функцию взаимной корреляции сигнала, принятого разнесенными приемниками звукового давления, определяют положение максимума функции взаимной

корреляции и по знаку и величине смещения максимзма определяют составляющие скорости течения.

На чертеже приведена стр астурная схема устройства для осуществления способа

и показан принцин измерения скорости течения.

Генератор 1 соединен с акустическим излучателем 2, приемный тракт содержит два приемника 3 звукового давления, выходы

которых соединены с коррелятором 4.

Скорость течения определяется следующим образом. Акустический излучатель 2 после возбуледения его генератором 1 создает в области измеряемого течения ззуковое поле. Акустический сигнал, прощедший течение, прннимается парой преобразователей 3 звукового давления и измеряется коррелятором 4, вычисляющим функцию взаимной корреляции R(T:), где т - временная задержка между приемниками. При симметричном положении приемников 3 относительно фронта звуковой волны, распространяющейся со скоростью У2, задержка времени отсутствует т 0. Это условие выполняется при отсутствии течения и расположения приемной поверхности преобразователей 3 нормально относительно фронта звуковой волны, что обеспечивается при калибровке устройства.10 Если скорость течения У не равна нулю, то положение максимума функции взаимнбй корреляции смещается на коррелограмме относительно нулевой точки отсутствия временной задержки. Смещение максимума 15 на величину возникает из-за рассеяния звука на случайных неоднородностях течения, приводящее к развороту фронта звуковой волны в направлении скорости течения. Новое положение вектора переноса звуко- 20 вого поля Us определяется по правилу сложения векторов (показано на чертеже); относительно вектора скорости звукового поля при наличии течения вектор Из сдвинут на угол а, это и приводит к смещению 25 максимума взаимной корреляции на коррслограмме. По величине и знаку смещения максимума определяется скорость течения. Для вычисления горизонтальной составляюще11 зо скорости используется формула у, T-L , 7187 5 7 где d - расстояние между приемниками 3. Определение других составляющих скорости течения проводится по этому способу аналогично путем размещения ортогональной пары преобразователей звукового давления относительно исходной пары 3. Формула изобретения Способ определения составляющих скорости течения жидкости или газа, основанный на излучении, приеме акустических сигналов двумя разнесенными приемниками звукового давления и определении составляющих скорости по изменению параметров принятого сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения малых скоростей течения, не совпадающих с направлением излучения, измеряют функцию взаимной корреляции сигнала, принятого двумя разнесенными приемниками звукового давления, определяют положение максимума функции взаимной корреляции и но знаку и величине смещения максимума определяют составляющие скорости течения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Маклаков А. Ф. и др. Океанографические приборы. Л., Гидрометеоиздат, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 538597, кл. G 01Р 5/00, 1975 (прототип).

/