Устройство для измерения скорости потока

О11ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1п 5582!У

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.07.75 (21) 2161103/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 08.07.77 (51) М. Кл. G OIP 5!18

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 582.574(088.8) (72) Авторы изобретения

Г. Д. Саламандра и И. К. Федосеева (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при изучении процессов горения и детонации в газах, а также для измерения скоростей газовых и жидкостных потоков.

Известны устройства для измерения скорости потока путем концентрации электромагнитной энергии до значения, приводящего к образованию искры фокусировкой луча лазера, содержащие оптическии квантовый генератор, оптическую систему для фокусировки луча лазера и съемочную .камеру (1).

Недостатками этих устройств являются низкая точность измерений вектора скорости потока вследствие вносимых лазерными метками больших возмущений в исследуемый поток газовой среды, взрывоопасность и опасность воспламенения исследуемой среды в процессе измерений.

Ближайшим к изобретению по технической сущности является устройство, предназначенное для измерения скорости газового потока, содержащее источник питания, элемент, образующий метки путем создания последовательности электрических искровых разрядов, разрядный конденсатор, объективы, источник света и с.ьемочную камеру (2J.

Однако это устройство характеризуется недостаточной точностью измерений и, кроме

toro, им невозмо.кно измерять вектор скорости в нестационарны.. потоках горючей среды. Это определяется тем, что плотность тепловых меток, созданных искровыми разрядами, сильно отличается от плотности измеряе5 мой среды, что практически очень затрудняет определение скорости исследуемых нестационарны., потоков. Кроме того, эти метки возмущают исследуемый поток газа и создают опасность для его воспламенения.

1о Для повышения точности и обеспечения измерений вектора скорости в нестационарных потоках взрывоопасной среды в предлагаемом устройстве элемент, образующий метки, выполнен в виде ряда чередующихся линейных

15 участков, например, проволоки с различным омическим сопротпвленцем, причем сопротивление участков проволоки, создающих метки, в 45 — 50 раз больше сопротивления участков, образующих промежутки между ними.

2р На фиг. 1 приведена принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — теплерограмма серии точечных меток.

1 стройство состоит из источника питания 1, зарядного сопротивления 2, тумблера 3, раз25 рядного конденсатора 4, элемента 5, образу.ющего метки и помещенного между объективами 6 и 7, строящими изображение источника света 8 в плоскости ножа Фуко 9, расположенного перед съемочной камерой 10, реги3О стрпрующей метки.

558217

30

50 № 195727, Элемент 5, образующий метки, выполнен в виде последовательно соединенных отрезков проволоки, сопротивление которых чередуется. В простейшем случае это последовательно соединенные правильно чередующиеся отрезки двух проволок, сопротивление которых отличается не менее, чем в 45 — 50 раз. Размеры отрезков проволоки, обладающих большим сопротивлением, выбираются в соответствии с размером создаваемых меток, а размеры проволоки, обладающих меньшим сопротивлением — в соответствии с желаемым расстоянием между метками. В тех случаях, когда необходимо пометить каждую из серии созданных меток, участки элемента, образующего метки, обладающие большим сопротивлением, могут быть выполнены в виде отрезков проволоки с различным сопротивлением. В этом случае метки легко отличаются одна от другой по плотности почернения фотографического материала. Возможен и другой вариант. Можно менять не метки, а расстояние между ними, изменяя размер отрезков проволоки, обладающих малым сопротивлением.

Вторым вариантом выполнения элемента, о бр азующего метки, является тонкая проволока из однородного материала, обладающего большим сопротивлением и разделенная на отдельные участки теплоизолирующими проставками. Последние могут быть изготовлены из тонких стеклянных трубок, плотно обжимающих проволоку. Поскольку метки создаются неизолированными участками проволоки, длины неизолированных и покрытых теплоизоляцией участков выбираются в соответствии с размерами создаваемых меток и промежутками между ними. Возможна комбинация первого и второго вариантов.

Устройство работает следующим образом.

Конденсатор 4 заряжается от источника питания 1 через зарядное сопротивление 2 и тумблер 3 (положение «а»). При переключении тумблера в положение «б» конденсатор разряжается через элемент 5, создающий серию точечных меток, расположенных на одной прямой. Объектив 6, коллимирующий световой пучок, идущий от точечного источника

8, посылает параллельный пучок лучей, проходящий через исследуемый поток. Поскольку показатель преломления каждой из тепловых «меток» отличается от показателя преломления исследуемой среды, метки являются оптическими неоднородностями, отклоняющими проходящие через них лучи. Если лучи, проходящие через однородную среду, пересекаются в фокусе объектива 7 и, частично перекрываясь ножом Фуко 9, дают в плоскости изображения съемочной камеры 10 равномерно освещенный серый фон, то отклоненные тепловыми метками лучи проходят мимо ножа или задерживаются им. В плоскости изображения съемочной камеры 10 появляются области, освещенность которых отличается от освещенности основного фона,— — теплеровскос изображение тепловых точечных меток (фиг. 2). Высокая чувствительность теплеровского метода позволяет сделать видимыми метки при разности температур метки и окружающей среды 1 — 2 С. Разница плотностей метки и исследуемой среды в этом случае мала. Это обеспечивает высокую точность следования метки за потоком и возможность определения вектора скорости в любой точке нестационарного потока. При столь незначительном повышении температуры в метке исключается возможность воспламенения исследуемой среды меткой.

Вектор скорости вычисляют по смещению метки, зарегистрированному съемочной камерой в течение известного промежутка времени.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости потока, содержащее источник питания, элемент, образующий метки, подключенный к разряд. ному конденсатору, объективы, источник све. та и съемочную камеру, отл и ч а ю щeecsI тем, что, с целью повышения точности и обеспечения измерений в нестационарных потоках взрывоопасной среды, элемент, образующий метки, выполнен в виде ряда чередующихся линейных участков проволоки с различным омическим сопротивлением, причем сопротивление участко в проволоки, создающих метки, в 45 — 50 раз больше сопротивления участков проволоки, образующих промежутки между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство

М. Кл G 01Р 5/20, 25.06.1967.

2. Авторское свидетельство № 406164, М. Кл. G 01Р 5/18, 15.04.1974 (прототип).

558217

Фиг, 1 фиг. 2

Составитель В. Куприянов

Текред М. Семенов

Редактор С. Хейфиц

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1467/2 Изд. М 530 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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