Способ измерения температуры газовыхпОТОКОВ и уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01K11/24 

Изобретение относится к технике измерения температур и может найти применение при измерениях температу газовых потоков. Известен способ измерения температуры потока газа посредством воздействия на поток ультразвуковыми колебаниями и регистрации температу ры по измеренной фазе ультразвуковы колебаний l. Недостатком способа является низ кая точность измерений, обусловленная неопределенностью сдвига фазы при распространении ультразвуковых колебаний по звукопроводам. Известен также способ измерения температуры газовых потоков посредством проэвучивания потоков ультразвуковыми импульсами, заключающийся в том, что регистрируют интервал вр мени распространения импульсов по звукопроводам и прозвучиваемому пот ку и определяют температуру по расчетной зависимости скорости звука о температуры 2. В этом способе для исключения вл яния неопределенности температуре звукопроводов, по которым импульсы направляются в газовый поток, на ре зультат измерения измерения провод при различных расстояниях между передающим и приемным звукопроводами.Это приводит к погрешности, обусловленной неточностью установки звукопроводов относительно друг друга, и к значительным затратам времени на проведение измерений. Цель изобретения - повышение, точности измерений. Поставленная цель достигается теМ, что в способе измерения температуры газовых потоков одновременно с регистрацией интервала времени распространения импульсов по звукопроводам и проз вучиваемому потоку,регистрируют интервал времени ра спрост.ранения импульсов, отраженных от торцов звукопроводов, расположенных в прозвучиваемом потоке газа. Устройство, реализующее предложенный способ, содержит генератор, два пьезоэлемента, прикрепленные к передающему и приемному звукопроводам, каждый из которых подключен к электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных блоков усиления, детектирования и формирования, при этом блок формирования пьезоэлемента на приемном звукопроводе соединен с блоком временной селекции, а блок формирования пьезоэлемента на передающем звукопроводе соединен с блоко измерения интервалов времени, который связан с блоком временной селекции, причем пьеэоэлемент на передающем звукопроводе подкт(ючен к генерацрру непосредственно, а пьезоэлемент на приемном звукопроводе подключен к блоку измерения временных интервалов, к блоку временной селекции и через введенную линию задержки к генератору. На чертеже дана блок-схема устрой ства, реализующего предложенный способ . В схеме генератор 1 связан с пьезоэлементом 2, который наклеен на передающий звукопровод 3. Пьезоэлемент 2 связан с последовательной цепью из блоков .4 усиления, детектирования 5, формирования б и временной селекции 7, который, в свою очередь, связан с генератором электрических импульсов 1. На приемный звукопровод 8 наклеен пьезоэлемент 9. Приемный и передающий звукопроводы введены в исследуемый поток газа 10. Пьезоэлемент 9 соединен с последовательной цепью из блоков усиления 11, детектирования 12, формирования 13 и измерения интервалов времени 14, который связан с блоком 7 временной селекции. Линия 15 задержки соединена с генератором 1/ пьезоэлементом 9, блоком 11 усиления, измерителем 14 интервалов времени и блоком 7 вре менной селекции. Устройство работает следующим образом. Электрические импул-ьсы генератора 1 возбуждают ультразвуковые колебания в передающем звукопроводе 3 с помощью пьезоэлемента 2. Кроме того электрические импульсы генератора 1 после линии 15 задержки и импульсы, отраженйые от свободного торца прием ного звукопровода, возбуждают ультра звуковые колебания в пьезоэлементе 9. Пройдя исследуемый объем газа 10 и, приемный звукопровод 8, ультразвуко вые импульсы преобразуются пьезоэлементом 9 в электрическое напряжение которое усиливается блоком 11 усиления, детектируется блоком 12 детектирования и формируется в блоке 13 формирования. Электрические импульсы |генератора 1 и импульсы, отраженные ют свободного торца передающего зву(копровода 3, с пьезоэлемента 2 усили ваются блоком 4 усиления, детектируются блоком 5 детектирования, формируются блоком 6 формирования и передаются на блок 7 временной селекции который выделяет импульсы, соответст вукяцие отраженным от торцов передающего 3 и приемного 8 звукопроводов, а также импульс, соответствующий про шедшему по передающему 3 и приемному 8 звукопроводам и прозвучиваемому объему газа 10. Измеритель 14 интервалов времени производит измерение интервалов времени прохождения ультразвукового зондирующего импульса по передающему 3 и приемному 8 звукопроводам и прозвучиваемому объему газа 10(Ъ) , интервал времени от момента посылки зондирующего ультразвукового импульса до момента прихода иМпульса, отраженного от свободного торца передающего звукопровода 3 ) , и интервал времени от момента посылки зондирующего импульса приемным пьезоэлементом 9 до момента прихода импульса. Отраженного от свободного торца приемного звукопровода 8 (ti,) . Температура газового потока определяется по формуле п () k. R- , где Т - абсолютная температура газа; Е - расстояние между торцами передающего и приемного звукопроводов в прозвучиваемом объеме газа; молекулярная масса газа; показатель адиабаты; газовая постоянная. Таким образом, дополнительные измерения интервалов времени распространения импульсов, отраженных от торцов звукопроводов, позволяют исключить влияние неоднородного распределения температуры по длине звукопроводов на точность измерения температуры газа. Предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют значительно сократить время проведения измерений по сравнению с известным. Формула изобретения 1.Способ измерения температуры газовых потоков посредством прозвучивания их ультразвуковыми импульсами, заключающийся в регистрации ий-. тервала времени распространения импульсов по звукопроводам и прозвучиваемому потоку и определения температуры по расчетной зависимости скорости звука от температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, одновременно с регистрацией интервала времени распространения импульсов по звукопроводам и проэвучиваемому потоку регистрируют интерваш времени распространения ультразвуковых импульсов, отраженных от торцов звукопроводов, расположенных в прозвучиваемом потоке газа. 2.Устройство для осуществления способа по п. 1,содержащее генератор, два пьезоэлемента, прикрепленные к передающему и приемному звукопроводам, каждый из которых подключен к

электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных блоков усиления, детектирования и формиро-вания, при этом блок формирования пьезоэлемента приемного звукопровода соединен с блоком временной селекцину. а блок формирования пьезоэлемента приемного звукопровода соединен с блоком измерения интервалов времениi который связан с блоком временной селекции, отличающееся тем, чтопьезоэлемент переданхцего звукопровода непосредственно подключен к генератору и к блоку временной

селекции, а пьезоэлемент приемного звукопровода подключен к блоку измерения временных интервалов, блоку временной селекции и через введенную линию задержки - к генератору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 105175, кЛ. G 01 К 11/22, 1955.

2.Ультразвук. Научные труды выс ших учебных заведений Литовской ССР. Вильнюс, Минтис, 1969, 2, с. 183

(прототип).