Способ определения температуры
Изобретение относится к технике измерения температуры. Цель изобретения - повышение точности и улучшение пространственного разрешения при определении температуры среды. При изменении температуры изменяется длина звуковой волны, проходящей через среду, а следовательно, и дифракционная расходимость волны. Отношение амплитуды сферической волны к амплитуде плоской волны, поступающей на приемник , является однозначной функцией температуры. 3 ил..
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (дц4 G Ol К 1!/24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,и(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4062321/24-10 (22) 29.04 ° 86 (46) 29.02.88. Бюл. Р 8 (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) P. — È.È.Кажис, В.Й.Дикавичюс и А.В,Тамулис (53) 536.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 658732, кл. G 01 К 11/24, 1979.
Карневал Е.Г., Посс Г.Л., Йоз Дж.М.
Определение температуры плазмы при помощи ультразвука. — В сб.: Измерения температуры в объектах новой техники./Под ред. А.Н.Гордова, М.: Мир, 1965.
„„SU„„1377622 А 1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ (57) Изобретение относится к технике измерения температуры. Цель изобретения — повышение точности и улучшение пространственного разрешения при определении температуры среды. При изменении температуры изменяется длина звуковой волны, проходящей через среду, а следовательно, и дифракционная расходимость волны. Отношение ам" плитуды сферической волны к амплитуде плоской волны, поступающей на приемник, является однозначной функцией температуры. 3 ил,.
1377622
Изобретение относится к технике измерения температуры и может быть использовано для измерения температуры газовых сред до 5000 К.
Цель изобретения — повышение точности и улучшение пространственного разрешения при определении температуры среды, Сущность изобретения заключается !0 в следующем. При изменении температуры изменяется длина звуковой волны, проходящей через среду, а следовательно, и дид>ракционная расходимость волны. При этом отношение амплитуды !5 сферической волны к амплитуде плоской волны, поступающих на приемник, является однозначной функцией температуры.
На фиг,l показана схема устройст- 20 ва, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — зависимость отношения амплитуды сферической волны к амплитуде плоской волны от расстояния между излучателем и приемником и от скорости 25 звука; на фиг,3 — зависимость темпе-! ратуры среды от отношения А/А /А /А ! о где А,, А, — амплитуды сферической и плоской волн при опорной темпера-! туре; А и А — амплитуды сферической и плоской волн при измеряемой температуре..
Устройство содержит последовательно соединенные синхрогенератор 1, генератор 2 модулирующих импульсов, мо- 35 дулятор 3, ультразвуковой излучатель ультразвуковой приемник 5, усилитель 6, триггер 7, ключи 8 — 11, генераторы 12 и 13 заполнения, амплитудные детекторы 14 и 15, цифровые у0 индикаторы 16 и 18, аналого-цифровые преобразователи 17 и 19.
Устройство работает следующим образом.
Синхрогенератор 1 вырабатывает синхроимпульсы с периодом Т повторения, которые поступают на вход триггера 7 и генератора 2 модулирующих импульсов, который вЬ!рабатывает прямоугольные импульсы длительностью „ Т, Эти импульсы поступают на первый вход модулятора 3. В зависимости от положения триггера 7 открыты ключи 8 и 10 и закрыты ключи 9 и 11 или наоборот. Соответственно на второй вход модулятора поступают сигналы с выхода генератора 12 колебаний за- полнения с частотой F, через ключ 8 или с генератора 13 колебаний заполнения с частотой F через ключ 9.
Причем Р = 5 Р,, С выхода модулятора 3 радиоимпульсы подаются на ультразвуковой излучатель 1, который излучает ультразвуковой радиоимпульс в исследуемую среду. Частоты F!, Р, выбраны такими, что при частоте F излучается сферическая ультразвуковая волна, а при F — плоская. Ультразв лсовой приемник 5 принимает ультразвуковой импульс, преобразует его в электрический, который усиливается усилителем 6 и поступает на входы ключей 10 и 11. Радиоимпульс зависимо от положения триггера 7 проходит через ключ 10 или ll и попадает на вход одного из амплитудных детекторов 14 или 15. С выхода амплитудного детектора сигнал попадает на вход аналого-цифровых преобразователей 17 и 19, с выхода которого цифровая информация об амплитуде сигнала подается на соответствующий цифровой индикатор 16 или 18. При каждом синхроимпульсе меняется режим излучения ультразвуковых волн. Режим излучения и измерения амплитуды сферических волн чередуется с режимом излучения и измерения амплитуды плоских ультразвуковых волн. Измерения проводят при известной и измеряемой температурах газовой среды, записывают показания индикаторов lá и 18
I I соответственно Ао, А и А, А о температуре газа судят по зависимости (фиг.3). В устройстве использованы ультразвуковые прямоугольные преобразователи с размерами сторон 4х2мм.
Расстояние 7 между преобразователями равно 4 мм. Зависимость отношения среднего давления Р сферической волны к среднему давлению Ро плоской волны от расстояния Z и .скорости С ультразвука в воздухе при частоте
F 250 кГц (фиг.2), рассчитанная из интеграла Релея для прямоугольных преобразователей 4 2 мм, показывает, что амплитуда сферической волны с изменением скорости ультразвука {температуры газа) при фиксированном расстоянии между преобразователями существенно меняется. Если при известной температуре (290 К) обозначим ее через Ао то нормированная амплитуда сферической волны А/А меняется в диапазоне от 0,433001 до 1 при изменении температуры от 290—
5600 К. На этой основе на фиг.3 пока1377622 зана зависимость температуры газа (воздуха) от соотношения амплитуд (A/А /А /А, по которой определяют температуру газа. Период повторения синхроимпульсов (Т) равен 1 10 с.
Генератор модулирующих импульсов вырабатывает импульсы длительностью с, которая выбирается из условия
ЗЕ где С „ — максимальное макс значение скорости ультразвука в газе при максимальной температуре. Для воздуха при температуре 5600 К С„
= 1500 m/S; См = 8 мкс. Это условие 15 исключает возможность возникновения режима стоячих волн между излучателем и приемником. Частоты сигналов, генерируемых генераторами 12 и 13 колебаний заполнения (Fi = 250 кГц и 20
Р = 1,25 МГц), выбираются из условия излучения ультразвуковым излучателем сферической и плоской волн соответственно. Ультразвуковой излучатель .в режиме излучения сферических волн 25 возбуждается радиоимпульсом с частотой заполнения F< = 250 кГц на первой толщинной моде, а в режиме излучения плоских волн с частотой заполнения
Р = 1, 25 M ö — на пятой толщинной 30 моде. Амплитуды принятых ультразвуковых радиоимпульсов при измеряемой температуре как сферической, так и плоской ультразвуковых волн нормируются относительно соответствующих амплитуд при известной температуре газа с целью исключения погрешностей измерения температуры из-за неодинаковых коэффициентов передачи электроакустического тракта при разных частотах F< и Р, а также из-за изменения акустического импеданса газа с изменением температуры среды. Следовательно, -устройство является инвариантным по отношению к изменяющимся условиям измерения.
Фо рмула изобретения
Способ определения температуры посредством зондирования среды звуковыми волнами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и улучшения пространственного разрешения, среду зондируют плоской и сферической звуковыми волнами, измеряют их амплитуды и по величине отношения измеренных амплитуд определяют температуру среды.
1377622 ор ау op ш пу а,я /ф ц 2 Ф 6 1 6 9 X,ìï
Фие. 2
Составитель И.Андриянов
Редактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор С.UlexMap
Заказ 858/34 Тираж 607 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Проиэводственно-полиграфическое предприятие,r Ужгород,ул.Проектная,4
