Способ определения разрешающей способности измерительных преобразователей гидрогазодинамических параметров потока и устройство для его реализации Советский патент 1982 года по МПК G01M10/00 G01M9/00 

( СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ГИДРОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ,ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

1.

Изобретение относится к гидрогазодинамическим испытаниям и может быть использовано для определения разрешающей способности преобразователей температуры, давления, скорости, электропроводности и т.д.

Известен способ определения разрешающей способности измерительных преобразователей скорости потока, заключающийся в том, что в поток с пря- ,Q моугольнь1м профилем скорости помещаютцилиндры различного диаметра. В следе за цилиндром располагают преобразователь и проверяют отсутствие реакции преобразователя на изменения,5 скорости потока за цилиндром. При этом отсутствие реакции преобразователя на неоднородность скорости свидетельствует о том, что последний может регистрировать нёоднорс5дности бо- 20 льшие определенного минимального размера t1.

Недостатком этого способа является ограниченность его применения - /

только для преобразователей скорости.

Наиболее близким к изобретению является способ определения разрешающей способности измерительных преобразователей гидрогазодинамических параметров потока, включающий создание в ламинарном потоке цилиндрического неоднородного участка среды, ось которого размещена ортогонально направлению движения потока и фиксацию деформаций цилиндрического неоднородного участка среды перед измерительным преобразователем 21.

Недостатком известного способа является невысокая точность определения разрешающей способности измерительных преобразователей.

Известно также устройство для реализации способа определения разрешающей способности измерительных преобразователей гидрогазодинамических параметров потока, содержащее источник создания цилиндрического неоднородного участка среды в виде импульсного инфракрасного лазера с Олоком питания, оптическая ось ко;торого перпендикулярна направлению потока, блок визуализации цилиндрического неоднородного участка среды, включающий оптически сопряженные источник излучения, диафрагму, первый объектив, второй объектив и нож Фуко, а также первый фотоприемник, выход которого подключен к первому входу блока регистрации и блок управления. Недостатком известного устройства является невысокая точность определения разрешающей способности измерительных преобразо вателей гидрогазодинамических параметров. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения разрешающей способности измери тельных преобразователей гидрогазодинамических параметров потока, вкл чающему создание в ламинарном поток цилиндрического неоднородного участ ка среды, ось которого размещена ор тогонально направлению движения потока, и фиксацию деформаций цилиндр ческого неоднородного участка среды перед измерительным преобразователем последовательно увеличивают ди метр цилиндрического неоднородного участка среды и по величине минимального диаметра цилиндрического неоднородного участка среды, при ко тором отсутствует его деформация, с дят о разрешающей способности испытуемого измерительного преобразоват ля. При реализации предлагаемого спо ба в известное устройств, содержащее источник создания цилиндрического неоднородного участка среды в виде импульсного инфракрасного л зера с блоком питания, оптическая ось которого перпендикулярна напра лению потока, блок визуализации цилиндрического неоднородного участка среды, включающий оптически сопряженные источник излучения, диафрагму, первый объектив, второй объектив и нож Фуко, а также первый фо топриемник, выход которого подключе к первому входу блока регистрации, и блок управления, введены оптически сопряженные первый обтюратор с круглыми отверстиями разного диаметра, размещенный перед импульсным инфракрас.ным лазером и закрепленный на оси первого электродвигателя, и второй фотоприемник, выход которого соединен с вторым входом блока регистрации, а также второй обтюратор с прямоугольными отверстиями разной ширины, закрепленный на оси второго электродвигателя, блок питания электродвигателей, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго электродвигателей соответственно, причем первый и второй выходы блока управления соединены с входами блока питания электродвигателей и блока питания импульсного инфракрасного лазера соответственно, второй обтюратор размещен на оптической )оси блока визуализации цилиндрического неоднородного участка среды между ножом Фуко и первым фотоприемником, прямоугольные отверстия во втором обтюраторе размещены вдоль радиусов обтюратора, а ширина L прямоугольного отверстия определяется по рормуле ; L о-м, где D - диаметр соответствующего Kpyi- лого отверстия в первом обтюраторе; М - увеличение блока визуализации цилиндрического неоднородного участка среды., На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - .вид обтюратора . Устройство содержит сопло 1, с помощью которого создается неустановившийся поток 2, в котором располагается испытуемый преобразователь 3 гидрогазодинамических параметров потока, выше по течению от которого создается цилиндрический неоднородный участок А среды с помощью импульсного инфракрасного лазера 5,питаемого, от (блока 6 питания, блок визуализации цилиндрических неоднородных участков среды, включающий последовательно установленные источник 7 излучения, диафрагму 8, первый объектив 9, второй объектив 10 и нож Фуко 11, а также первый обтюратор 12 с круглыми отверстиями 13 различного диаметра, первый фотоприемник 14, блок регистрации 15, второй фотоприемник 16, второй обтюратор 17, содержащий 5 прямоугольные отверстия 18, ширина которых равна диаметрам соответствующих круглых отверстий 13 первого обтюратора 12, умноженным на масштаб изображения, созданного блоком визуализации цилиндрических неоднородных участков 7-11 среды. Первый и второй обтюраторы 13 и 17 закреплены соответственно на валах первого и второго электродвигателей 19 и 20, питаемых от одного блока питания 21 электродвигателей, работа которого синхронизирована с работой блока 6 питания импульсного инфракра ного лазера 5 через блок 22 управления. Устройство работает следуйщим образом. С помощью сопла 1 организуется по ток 2 с равномерным профилем скорое ти в его центральной части, в которой располагается испытуемый преобразователь 3 гидрогазодинамических параметров потока. Включением импуль сного инфракрасного лазера 5 с помо Щью блока 22 управления и блока 6 п тания в потоке создают цилиндрически неоднородные участки k среды, наплывающие на преобразователь гидрогазодинамических параметров потока. С по мощью блока визуализации цилиндрических неоднородных участков 7-11 сре ды производится визуализация цилиндрических неоднородных участков среды При этом ножом Фуко 11 блок визуализации цилиндрических неоднородных участков среды настраивается предва рительно в режим насыщения для повышения чувствительности устройства, при котором цилиндрические неоднородные участки среды наблюдаются белыми на темном фоне. Одновременно с импульсным инфракрасным лазером 5, блоком 22 управления включается блок питанйя первого и второго электродв гателей 19 и 20. Вращение первого о тюратора 12 приводит к последовательному изменению диаметра цилиндр ческих неоднородных участков k среды в потоке 2, каждому из которых соответствует свой уровень энергии, детектируемой вторым фотоприемником 16. Вращение второго обтюратора 17 перед вторым фотоприемником k приводит к тому, что в момент появления изображения цилиндрического неоднородного участка 4 среды перед изображением преобразователя 3 в 9 том месте появляется прямоугольное отверстие с шириной, равной ширине изображения цилиндрического неоднородного участка k среды. При этом происходит перераспределение освещенности на первом фотоприемнике Tt, выходной сигнал которого подается на блок 15 регистрации, выполненный в виде порогового устройства, настроенного .на различные уровни сигнала второго фотоприемника 16.. Деформация цилиндрического неоднородного участка А среды перед носовой частью преобразователя гидрогазодинамических параметров потока 3 приводит к изменению уровня освещенности на первом фотоприемнике И, и блок регистрации 15 отмечает диаметр того цилиндрического неоднородного участка среды, для которого произошла данная деформация, используя сигнал, поступающий с второго фотоприемника 1б. Применение способа и устройства определения разрешающей способности измерительных преобразователей гидрогазодинамических параметров потока, позволяет существенно повысить точность измерения за счет исключения погрешностей, связанных с субъективной оценкой величины деформаций цилиндрического неоднородного участка среды перед измерительным преобразователем путем введения средств контроля измеряемого параметра. Формула изобретения 1. Способ определения разрешающей пособности измерительных преобразоателей гидрогазодинамических пааметров потока, включающий создание в ламинарном потоке цилиндрического неоднородного участка среды, ось которого размещена ортого нально направлению движения потока, и фиксацию деформаций цилиндрического неоднородного участка среды перед измерительным преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, последовательно увеличивают диаметр цилиндрического неоднородного участка среды и по величине минимального диаметра цилиндрического неоднородного участка среды, при котором отсутствует его деформация,

судят о разрешающей способности испытуемого измерительного преобразователя. .

2, Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник создания цилиндрического нердно родного участка среды в виде импуль сного инфракрасного лазера с бло ком питания оптическая ось которо го перпендикулярна направлению потока, блок визуализации цилиндрического неоднородного участка среды, включающий оптически сопряженные источник излучения, диафрагму, первый объектив, второй объектив и нож Фуко, а также первый фотоприемник , выход которого подключен к первому входу блока регистрации, и блок управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с. целью повышения точности измерения, в него введены оптически сопряженные первый обтюратор с круглыми отверстиями разного диаметра, размещенный перед импульсным инфракрасным лазером и закрепленный на оси первого эле1 тродвигателя, и второй фотоприемник, выход которого соединен с вторым входом блока регистра ции, а также второй обтюратор с прямоугольными отверстиями разной ширины, закрепленный на оси второго электродвигателя, блок питания

;Электродвигателей, первый и второй выходы котррого соединены с входами первого и второго электродвигателей соответственноi причем S первый и второй выходы яблока управления соединены с входами блока питания электродвигателей и блоке питания импульсного инфракрасного лазера соответственно, второй обto тюратор размещен на оптической оси блока визуализации цилиндрического неоднородного участка среды между ножом Фуко и Первым, фотоприемником, прямоугольные отверстия во втором

tS обтюраторе размещены вдоль радиусов обтюратора, а ширина L прямоугольного отверстия определяется по формуле

L D-M,

. Где О - диаметр-соответствущего круглого отверстия в первом обтюраторе;

Н - увеличение блока визуализации цилиндрического неоднородного участка среды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 587399, кл. G 01 Р 5/12, 1976,

2.Власов Р. Н. Разработка опти ко-визуального метода и образцовых

средств измерений характеристик турбулентности. Дис. ВНИИФТРИ, 1975, с. 120-158 (npotoTHn).