Способ определения скорости распространения возмущений в прозрачной среде Советский патент 1982 года по МПК G01P3/36 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ В ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДЕ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при определении скорости перемещения прозрачных сред,-газодинамических неоднородностей моделей летательных аппа ратов и других возмущений. По основному авт. св. № 4639О5 известен способ определения скорости распространения возмущений в прозрачной среде, состоящий в том, что иссл&дуемую прозрачную среду просвечивают световым пучкам 1 J После прозрачной среды световой поток разделяют на два пучка, -, осуществля ют сдвиг их волновых фронтов вдоль направления распространения возмущения, регистрируют фотоэлектрическим методом световые сигналы в точке наложения оптических картин и по отношению волнового сдвига к времени t. между световыми сигналами определяют скорос V распространения возмущения по форV cv/C. Известный способ используют только в тех случаях, когда предварительно точно известно направление перемешевш возмущения, так как осуществляют сдвиг волновых фронтов вдоль направления распространения возмущений. Однако в бопь шей части реальных исследуемых процессов направление распространения вогй мущений заранее не известно, либо тавдстно приближенно. В таких случаях известным способом можно получить лишь значение величишы проекции скорости на направление сдвига, абсолютная же ъ&личина вектора скорости и его вацравл ние остаются неизвестными либо 1фи&лиженио рассчитываются путем испоп зования других косвенных данных. Цель способа - повышение точности в информативности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в способе дополнительно смешают сдвинутые волновые ( световых пуч ков, прошедших через исследуемую ср&. ду в направлении, перпендикулярном их первоначальнсму , а световые лучки в точке наложения оптических картин маркируют по интенсгивностИо Для осуществления способа выполняются следующие операции. Настраивается оптический прибор (теневой прибор интерферометр) и фотоэлектрическая регистрирующая аш1ара тура на максимальную чувствительность. Измерительный участок (измеритель , ное сечение) выделяют диафрагмой, KI торую располагают в плоскости изображения исследуемой прозрачной среды. С помощью первой приставки сдвига осуществляют сдвиг волновых фронтов световых пучков, прощедщих через исследуемую среду в одном произвольном направлении Далее оба сдвинутых волновых фронта направляют во вторую приставку сдвига, расположенную на оптической оси последовательно с первой приставкой. С помощью второй приставки сдвига дополнительно осушествляют смещение сдвинутых фронтов световых пучков в направлении, перпендикулярном их сдвигу в первой приставке. В результате образуется четыре изображения исследуемой среды, частично перекрывающих друг друга. Для маркировки этих световых пучков, .формирующих изображение исследуемой прозрачной среды, в поле исследуемой среды ослабляют световые пучки с помощью например, нейтральных свето фштьтров в заданном соотношении. Соотношение ослабления световых пучков ныбирается в соответствии с чувствительностью регистрирующей аппаратуры. В области переналожения изображений осуществляют регистрацию четырех световых сигналов соответственно от двух пар сдвинутых световых пучковг Определяют время между сигналами и по величине смещения сдвига определяют проекции скорости распространения возмущений по двум взаимно перпендикулярным направлениям Vy и VN , Vj( q,x / Сх у Ч (/, где q,jj у величина сдвига в дву взаимно перпендикулярных направлент х; Сх и и - соответствующие им времена По полученным значениту( Vy и VN оп ределяют скорость распространения возмущений V и направление (угол d по , отношению и выбранному направле шпо оси X по формутшм VrVvx Tv -, (-1) 4:(ot Vy/My . d) 9S 4 На фиг. 1 дана схема устройства для реализахгаи предлагаемого способа; на фиг. 2 - ситтическая картина, наблюдаемая в плоскости изображения прибора (не большой круг в центре картины - диафраг мы фотоэлектрической аппаратуры); на фиг. 3 - эквивалентная ей схема расположения диафрагмы в обратном ходе луь. чей в поле исследуемой среды. Световой поток от источника 1 света формируется в параллельный пучок с помощью объектива 2, проходит поле 3 ис следуемйй среды и маркирующий нейтральНЗМ1Й фильтр 4 и с помощью объектива 2 фокусируется в плоскости ножа Фуко тене вого прибора 5. Вблизи фокальной плрокости последовательно устанавливаются два сдвиговых устройства, например дифракционные решетки 6 и 7, направле- ния штрихов решеток составляют угол в О (стрелки у изображений решеток на фиг. 1 указывают направление сдвига изображений В плоскости 8 изображения прибора располагается диафрагма 9, за которой устанавливается фотоэлектрическая приставка 10с усилителем 11 и регистрирующим осциллографом 12. В плоокости 8 изображения теневого прибора наблюдается следующая картина (фиг. 2). Изображение поля исследуемой среды сдви ° взаимно перпендикулярных направлениях. Эсвивалентная ей схема расположения диафрагмы 9 в поле исследуемой среды представлена на фиг. 3. Р прохождении возмушений неоднород- исследуемой среды в направлении, показанном стрелкой (фиг. 3), через диафрагму 9 поступает световой сигнал от каждого из четырех световых пучков. Соответственно на осциллографе получается четыре сигнала последовательно от первой до четвертой областей. Для установления соответствия сигнала на осцилло графе и порядком прохождения изображения исследуемой среды, фop IИpyeмoгo различными пучками, мимо диафрагмы в плоскости среды устанавливается набор нейтральных фильтров с различными коэффициентами пропускания. Относительное расположение фильтров идентично расположению изображений диафрагм на ЭКВЕН валентной схеме (фиг. 3) и показано штриховкой. Регистрируемые осциллографом 12 сигналы от каждой области плоскости исследуемой среды имеют свои интенсивности и таким образом легко различаются на экране по амплитуде сигнала. По величине сдвига с и и измеренному времени между идентичными сечениями Ту и определяют V и tcfctno форнмулам (1) и (2). Таким образом, использрвение предлагаемого способа позволяет в одном экспе-i рименте определить абсолютную величину скорости перемещения возмущения и ее направление, что повышает информатив,ность эксперимента. Кроме того, определение скорости производится с большей точностью, так как используется один и тот же измерительный канал. Формула изобретений Способ определения скорости распространения возмущений в прозрачной среде f 2 f J 98 46 по авт. св. № 463905, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности н информативности взмерюний, дополнительно смещают сдвинутые волновые фронты световых пучков, прошедших исследуемую среду в направления, пврпендикулярном к их первоначальному сдвигу, а световь1е пучки в точке наложения оптических картин маркируют по интенсивности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 463905, кл. GOl Рз/3б, 1973 (прототип). ft tf