Устройство для измерения физических параметров пламени

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (t) 4 F 23 Х 5/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 7

-! выходы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3614447/24-06 (22) 30.06.83 (46) 15.01.86. Бюл. № 2 (71) Казанский ордена Трудового Красного

Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А. Н. Туполева (72) В. В. Болознев, С. Г. Галеев, А. P. Гафуров и В. П. Ушаков (53) 621.182.261 (088.8) (56) Бонжик П. Измерение концентраций

СН и CN в пламенах лазерно-индуцированной флуоресценцией.— Combustion Нате, 1979, т. 34, с. 253.

Авторское свидетельство СССР № 913081, кл. G 01 J 1/44, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛА„„SU„„1204879 А

МЕНИ, содержашее источник излучения с модулятором, объектив и приемник излучения, выходы которого соединены через посл едовател ьно включенные увкополосн ые фильтры и генераторы с модулятором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит оптический рассеиватель, невзаимные четырехполюсники и вторые генераторы, причем оптический рассеиватсль установлен между источником излучения и пламенем, приемник выполнен в виде матричного формирователя видеосигнала с параллельными выходами, а выходы генераторов соединены с модулятором через последовательно соединенные невзаимные четырсхполюсники и вторые генераторы.!

204879

Изобретение относится к измерительной технике для диагностики пламени.

Известно устройство для измерения параметров пламени концентрации и скорости частиц, температуры, давления и других, содержащее источник излучения, например лазер, приемник излучения и измерительные цепи (1).

Устройство позволяет измерить лишь усредненные по пространственным координатам параметры пламени и не позволяет вы- !О явить структуру пламенного факела в реальном масштабе времени.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения физических параметров пламени, содержащее источ— ник излучения с модулятором, об.ьектив и приемник излучения, выходы которого соединены через последовательно включенные узкополосные фильтры и генераторы с модулятором. Поток излучения, модулированный по амплитуде колебаниями генераторов облучает об.ьект, например пламя. Излучение взаимодействует с объектом и воспринимается приемником. Схема соединения обеспечивает взаимную синхронизацию генераторов с дробно-кратным соотношением их частот. О значении параметра судят по ве- 25 личине частоты синхронизации (2).

Недостаток известного устройства узкая функциональная возможность выявления структуры пламени. Если для этой цели применить механическое сканирование луча, то снижается точность измерения, а само измерение в реальном масштабе времени становится невозможным вследствие быстроты физических процессов в пламени.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, заключающихся в выявлении пространственного распределения параметров в реальном масштабе времени с сохранением точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство для измерения физических параметров пламени, содержащее источник излучения с модулятором, объектив и приемник излучения, выходы которого соединены через последовательно включенные узкополосные фильтры и генераторы с модулятором, дополнительно содержит оптический рассеиватель, 45 невзаимные четырехполюсники и вторые генераторы, причем оптический рассеиватель установлен между источником излучения и пламенем, приемник выполнен в виде матричного формирователя видеосигнала с параллельными выходами, а выходы генераторов соединены с модулятором через после Ioвательно соединенные невзаимные чеThlpcx!I0 люсники и вторые генераторы.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит излучатель 1 с модулятором 2, оптический рассеиватель 3, обьектив 4, приемник 5 излучения в виде матричного формирователя видеосигнала, узкополосные фильтры 6, генераторы 7, невзаимные четырехполюсники 8 и вторые генераторы 9. Названные узлы связаны последовательно с помощью электрических и оптических связей и образуют вместе с объектом измерения — пламенем — замкнутую кольцевую цепь.

Устройство для измерения физических параметров пламени работает следующим образом.

Поток излучения, создаваемый излучателем 1, модулирован по амплитуде совокупностью частот, генерируемых измерительными цепями. С помощью оптического рассеивателя 3 этот поток облучает подлежащую исследованию область пламени.

Излучение взаимодействует с плазмой, при этом могут иметь место явления лазерноиндуцирова нной флуоресценции, комбинационного рассеяния и другие. Результат взаимодействия несет в себе информацио о таких параметрах пламени, как концентрация частиц, их скорость, давление и т. д. и также является излучением. Это излучение через объектив 4 фокусируется на приемнике 5, где детектируется и на каждом выходе приемника присутствуют колебания всех модулирующих частот, также содержащие в себе информацию о параметрах пламени. Каждый из узкополосных фильтров

6 выделяет колебание одной частоты. Аналогично прототипу, это колебание поступает на вход синхронизации первого генератора 7. а колебание генератора 7 в

câîþ очередь через невзаимный четырехполюсник 8 поступает на вход синхронизации второго генератора 9. Каждая пара генераторов входит в синхронный режим, причем каждая частота синхронизации, являющаяся также одной из частот модуляции излучения, изменяется сообразно с измеряемым параметром пламени на том его участке, изображение которого фокусируется на данном элементе матричного формирова— теля. Измерение параметра сводится к измерению частоты на каждом из выходов устройства.

Совокупность модулирующих частот (их номинальные значения) выбирается из следующих условий: удобство фильтрации, для чего частоты должны быть в достаточной степени разнесены; отсутствие перекрестного взаимодействия каналов в нелинейных элементах: в модуляторе и приемнике

Гданным условиям удовлетворяет стандартный ряд телеметрических частот); частоты должны бьггь значительно меньше, чем скорости релаксации частиц пламени (сотни

МГц); частоты должны быть гораздо больше скорости процессов массопереноса в пламени (единицы кГц); частоты должны входить в полосу самого узкополосного из узлов . модулятора (200 МГц) .

Все узлы устройства являются стандартными элементами. В качестве излучателя может быть применен лазер оптического

1204879

Составитель И. Аксенов

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Заказ 8513/38 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диапазона мощностью сотни миливатт в непрерывном режиме. Количество каналов матричного формирователя видеосигнала определяется задачами измерения и экономическими факторами.

Применение в устройстве оптического рассеивателя, невзаимных четырехполюсников и вторых генераторов, а также выполнение приемника в виде матричного формирователя видеосигнала с параллельными выходами позволяет расширить функциональ ные возможности устройства при измерении физических параметров пламени в реальном масштабе времени.