Датчик акустического измерителя скорости потока жидкости

 

ДАТЧИК АКУСТИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ, содержащий закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электроакустичерких преобразователя, выполненньпс в виде пьезопластины, размещенной на наклонной грани преломляющего звуковода, отличающийс я Тем, что, с целью обеспечения возможности измерения скорости поверхностного слоя жидкости, каждый преобразователь снабжен дополнительным звуководом в виде прямоугольного параллелепипеда, жестко связанного с преломляющим звуководом, причем звуководы выполнены из материалов , удовлетворяющих .условию . , а угол наклона грани преломляющего звуковода равен oL arcsin f.-, -PL где С скорость упругих продольных волн в преломляющих звуководах, С, с;корость упругих продоль (Л ных волн в прямоугольных с звуководах, скорость поверхностно-про-PL дольных волн в прямоугольных звуководах. сд 00 со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1158937 А

4(511 G 01 Р 5 00

ВСЕЮ .-330 .Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

31Ь IE0 лЭЧТ ТИН ГРК

ЬМВЛНОТЕМА

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ возможности измерения скорости поверхностного слоя жидкости, каждый преобразователь снабжен дополнительным эвуководом в виде прямоугольного параллелепипеда, жестко связанного с преломлякицим эвуководом, причем звуководы выполнены из материалов, удовлетворяющих условию С 4 С а угол наклона грани преломляющего звуковода равен

С с с „

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3654293/24-10 (22) 2&. 07. 83 (4á) 30.05. .85. Бюл. 9 20 (72) Л.В.Юозонене и П-Б.П.Иилюс (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (53) 681.121(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 489038, кл. G 01 Р 5/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 468145, кл. С 01 Н 29/00, 1971 (прототип) . (54) (57) ДАТЧИК АКУСТИЧЕСКОГО ИЗИЕРИТЕЛЯ СКОРОСТИ .ПОТОКА МЩКОСТИ, содержащий закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электроакустических преобразователя, выполненных в виде пьеэопластины, размещенной иа наклонной грани преломпяющего эвуковода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения где С вЂ” скорость упругих продольных волн в преломлякицих звуководах, С вЂ” скорость упругих продольных волн в прямоугольных звуководах, С - скорость поверхностно-продольных волн в прямоугольных звуководах.

1158937

С с =с гсзь

1

Изобретение относится к акусти- . ческой измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потока воды на поверхности закрытых водоемов или моря. 5

Известен ультразвуковой датчик для измерения скорости течения воды, содержащий корпус с приемно-излучающим устройством н источником электрического тока, при этом кормовая 10 часть корпуса снабжена акустическим прозрачным обтекателем с установленным в его вершине электродом, причем источник электрического тока включен между корпусом датчика и 15 электродом I1).

Недостатком известного датчика для измерения скорости течейия воды является невозможность измерения ско" рости потока на поверхности водоема из-эа отсутствия возможности возбуждения объемных продольных акустических волн на поверхности воды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик акустического измерителя скорости потока, содержащий закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электрических преобразователя, каждый иэ которых выполнен s виде пьезопластины, размещенной на наклонной грани преломляющего звуко" вода 23.

Недостатком этого датчика является невозможность измерения скорости потока на поверхности водоема, из-за использования акустических волн,распространяющихся тоЛько во всем объеме

Цель изобретения — обеспечение возможности измерения скорости поверх40 ностного слоя жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике акустического измерителя скорости потока жидкости, содержащем закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электроакустических преобразователя, выполненных в виде пьезопластины, размещенной на наклонной грани преломляю- 50 щего звуковода, каждый преобразователь снабжен дополнительным эвуководом в виде прямоугольного параллелепипеда, жестко связанного с преломляющим эвуководом, причем звуководы Ы выполнены нз материалов, удовлетворяющих условию С C С, а угол наклона грани преломляющего звуковода равен

/=arcs n

С

PL где С вЂ” скорость упругих продольных волн в преломляющих звуко" водах,:.

С - скорость упругих продольных

1, волн в прямоугольных эвуководах, C - скорость поверхностно-прог4 дальных волн в прямоугольных звуководах.

На чертеже изображена структурная схема датчика.

Датчик акустического измерителя содержит пьезоэлементы 1 и 2, акустически связанные с, преломляющими зву% ководами 3 и 4, прямоугольные звуководы 5 и 6, жестко связанные с пре" ломляющими звуковадами 3 и 4, и держатель 7 для защиты пьезоэлементов 1 и 2 от проникновения воды. Иатериалы преломляющих звуководов и преломляющий угол Ы, подобраны, исходя иэ условий достижения максимальной ампли-туды возбуждаемых поверхностно-продольных волн в прямоугольных звуководах 5 и 6.

5 — база измерения. ,Поэтому С (С где С вЂ” скорость упругих продольных волн в преломляющих звуководах 3 и 4, С вЂ” скорость продольных волн в

L звуководах 5 и 6, выполненных в виде прямоугольных параллелепипедов, и где СР„- скорость упругих поверхносно-продольных волн в прямоугольных звуководах 5 и 6.

Датчик акустического измерителя скорости потока погружен в контролируемую жидкость.

Датчик акустического измерителя работает следующим образом.

Пьезопластина 1, подключенная к источнику возбуждения (не показан) излучает продольные упругие (акустические) волны в преломляющий звуковод 3. При падении под углом Ы

=arcsinC(C, продольных волн нз преPL ломляющего звуковода 3 на прямоугольный звуковод 5 в поверхностном слое последнего возбуждаются поверхностно-продольные волны.

37 где откуда

= Ь + ьмд С +V о и

»* С -V

Составитель Н.Бурбело

Редактор Е.Копча Техред Т.Дубинчак Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 3580/45 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 11589

При совпадении зоны выхода поверхностно-продольных волн из торцовой плоскости прямоугольного звуковода 5 со свободной поверхностью контролируемой воды возбуждаются на поверхности воды весьма интенсивные поверхностные (капиллярные) волны. Излучающая 1 и приемная 2 пьезопластиI ны установлены на одном уровне. Поэтому поверхностные волны, созданные 1g на воде излучающей пьезопластиной 1, принимаются приемной пьезопластиной

2, усиливаются усилителем и фиксируются индикатором (не показаны). Измеряется время Т„ прохождения акустическим импульсом расстояния S по потоку. Затем изменяется направление распространения поверхностных волн и измеряется время прохождения импульса расстояния Я против потока.

Исходя из тог09 что

4 — время задержки импульса в преломляющем 3 и прямоугольном 5 звуководах, Н „ " время задержки импульса в преломляющем 4 и пря" моугольном 6 звуководах, С - скорость поверхностных волн в жидкости, V - скорость потока, а материал обеих преломляющих и обоих прямоугольных звуководов. одинаков, получаем л л

Ь - (, = )

С -V С +м

V=

Л

"2

Использование предлагаемого дат» ! чика акустического измерителя в качестве измерителя скорости поверхностного слоя жидкости значительно расширяет область использования ультразвуковой измерительной аппаратуры, что дает большой экономический эффект при внедрении этих приборов в гидроакустике и в других областях народного хозяйства.