Устройство для измерения скорости движения протяженных объектов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ , содержащее оптическую решетку с переменной пространственной часто той , передающий и приемный объективы и фотоприемник-, подключенный к анализатору спектра, отличающееся тем, что с целью упрощения конструкции устройства при расширении диапазона измеряемых скоростей, оптическая решетка выполнена в виде металлической нити, подключенной к источнику тока,акустического излучателя , подключенного к генератору синусоидальных колебаний, и акустического отражателя, установленного с возможностью перемещения напротив акустического и:злучателя, при этом металлическая нить расположена между излучателем и отражателем параллельно направлению движения объекта.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(58 G 01 Р 3 36 опиоАник изоБр т н я

H ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 } 3332584/18-10 (22 ) 17. 08. 81 (46 ) 07.07.83. Бюл. Р 25 (72 ) tO. Н. Власов . (53) 532.574 (088 . 8 j (56 ) 1. Патент Франции 9 2330011, кл. C 01 Р 5/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 354346, кл. с, 01 Р 3/36, 1972 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащее оптическую решетку с переменной пространственной часто.той, передающий и приемный объективы

„„SU„„18 А

-и фотоприемник, подключенный к акали затору спектра, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что с целью упрощения конструкции устройства при расширении диапазона измеряемых скоростей, оптическая решетка выполнена в виде металлической нити, подключенной к источнику тока, акустического излучателя, подключенного к генератору синусоидальных колебаний, и акустического отражателя, установленного с возможностью перемещения напротив акустического излучателя, при этом металлическая нить расположена между излучателем и отражателем параллельно направлению движения объекта.

102761 8

И зобретение относит ся к и зме рит елькой технике к может быть использовано для бесконтактных измерений скорости )гвиженкя протяженных объектов, в частности г.отоков газов к жидкостей, оптическим частотным способом.

Известно устройство для измеренкя скорости потока газа или жидкости частотным оптическим способом, содержащее оптическую передающую оптику для Формирования в потоке с рас. сеивающими частицами измерительного объема, оптическую решетку, приемную оптику, фотоприемнкк и частотный анализатор (13,.

Недостатком известного устройства является недостаточно высокое соотношение сигнал-.шум, связанное с тем, что размеры рассеивающих свет частиц могут быть различными и не оптимальнымк IIo отношению к шагу оптичеc кок решетки. Это снижает точность измерении скорости потока. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, реализующее способ измерения скорости протяженного объекта, например потока жидкости или газа, содержащее опткческую решетку с переменной пространственной частотой, передающий и приемный объективн к фотоприемник, подключенный к анали. ..атору спектра.

Шаг оптической решетки (пространственная частота ) в известном устройстве меняется путем изменения масштаба иэображения. С помощью известного устройства можно не только менять.шаг решетки, подбирая тем самым максимальное соотношенке сигнал-шум для каждого размера частиц в потоке, но и применять компенсационный способ измерения, заключающийся в том, что сигнал на выходе анализатора спектра поддерживают постоянным в процессе измерений путем соответствующего изменения шага решетки, а о скорости судят по величине этого шага („2 ).

Однако устройство обладает недостаточно высокой точностью, сложностью опткческой схемы, связанной с механическим способом изменения шага оптической решетки. Наличие кинематическкх связей приводит к перекосу оптической решетки относительно направления потока. Кроме того, подобный способ изменения шага решетки затрудняет съем информации о размерах шага (пространственной частоты) решетки при реализации компенсационного способа измерений.

Цель изобретения — упрощенке конструкции устройства при расширении.диапазона измеряемых скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем оптическую решетку с переменной прос транственной частотой, передающий и приемный объективы к фотопркемник, подключенный к анализатору спектра, оптическая решетка выполнена в виде металлической нити, подключенной к источнику тока, акустического излучателя, подключенного к генератору

<-кнусоидальных колебаний, и акусти ескогo отражателя, установленного с возможностью перемещения напротив акусткческогo излучателя, IpH этом металлическая нить расположена между акустическими излучателем и отражателем параллельно направлению движения объекта.

На фиг. 1 предсталена схема предла15 гаемого устройства; на фиг. 2 — временная диаг рамма,поясняющая образование с>пткческой решетки в акустическом поле стоячей воды.

Устройство (фиг. 1 ) содержит металлическую нить„. расположенную B цилиндрическом кювете 2, выполненной из стеклянной или кварцевой трубки.

На концах кюветы 2 закреплен;-.- акустический излучатель 3, например пьеэошакба, и отражатель 4, расположенный напротив акустического излу::ателя 3, Последний выполнен в виде металлкческого поршня, перемещающе:ocH вдоль кюветы 2, Металлическая нить 1 подключена к источнику 5 тока, акустический кзлучатель 3 — к генератору б скнусокдальных колебаний. Neталлическая нить 1 расположена между .кусти -еским излучателем и отражате— г:ем параллельно направлению движения

35 с,бъекта.

Объектив 7 проектирует иэображение нити 1 в йсследуемую область потока 8. Объектив 9, расположенный в сбщем случае под углом к оптической

4О сси объектива 7, собирает рассеиваемый частицами потока света при сечении последними Hзмерктельного объема 8 проектируя его на фотоприемнкк 10, подключенный к анализатору 11 спект.

Устройство работает следующим образом.

Через металлкческую нить 1 пропускают электрический ток, вызывающий свечение последней. Включают генератор б. При этом вдоль нити 1 распространяется акустическая волна.

Посредством перемещенкя отражателя 4 изменяют расстояние между излучателем 3 и отражателем 4 таким образом, чтобы между ними укладывалось целое число полуволн.При этом реализуется условие образованиястоячей волны,что характеризуется налкчием (в определенных местах нити 1) чередующихся

60 пучностей 12 и узлов 13 (фиг, 2 ).

Эго приводит к тому, что в определенHI»x местах (в пучностях) нагретая нить 1 кспытывает повышенное охлаждение и гаснет„ а в других (узлах)

65 продолжает ярко светиться. Поскольку, 1027б18

Составитель В. Базарова

Техред Т.Фанта. Сорректор A Повх

Редактор С. Юско

Заказ 4730!48

Тираж 873

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 распределение интенсивности акустического поля вдоль нити 1 подчиняется синусоидальному закону, то нагретая до свечения нить в поле стоячей акустической волны будет представлять собой оптическую решетку (1-4) с идеальным гармоническим распределением яркости. Шаг решетки легко изменяется изменением частоты колебаний, подаваемых с генератора б.

Решетка 1-4 проектируется объективом 7 вдоль потока в исследуемый объем 8. Пролетая чередующиеся светлые и темные полосы частицы рассеивают свет с частотой, пропорциональной скорости потока и шагу решетки.

Рассеянный свет регистрируется фотоприемником 10, фототок с которого анализируется блоком 11.

В предлагаемом устройстве могут реализовываться два способа измерений скорости потока. В первом способе информацию о скорости несет частота, регистрируемая фотоприемником 10.

При этом предварительно изменением частоты акустического поля в кювете 2 меняют шаг оптической решетки 1-4 до получения максимального соотношения сигнал-шум.

Во втором способе поддерживают

5 -частоту на выходе фотоприемника 10 постоянной при любой скорости соответствующим изменением шага решетки

1-4. A о скорости потока судят по частоте решетки, пропорциональной частоте генератора 6.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает повышен ной точностью измерений скорости 5 потока, вытекающей из более прогрес,сивного способа измерения шага (пространственной частоты) решетки. Отсутствие кинематических связей, гармонический характер пространственной модуляции светового потока, быстрое и удобное изменение частоты модуляции позволяет существенно повысить точность измерений скорости потока, а также удобства при работе.