Лазерный доплеровский измеритель скорости потока жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к оптическим доплеровским измерителям скоростных параметров жидкостных потоков, и может быть использовано для построения эпюр скоростей, определения турбулентности в прозрачных средах, движущихся по каналам сложной формы Цель изобретения - повышение достоверности измерений в криволинейных каналах сложного сечения Для достижения поставленной цели лазерный доплеровский измеритель скорости потока жидкости снабжен механизмом для его пространственного перемещения, а в панели , на которой закреплены оптические элементы измерителя, выполнено отверстие. Через это отверстие пропущен канал, по которому протекает исследуемый поток Механизм пространственного перемещения позволяет с помощью координатного блока осуществлять перемещение панели измерителя в трех взаимно перпендикулярных направлениях и обеспечивает совмещение оптической рабочей точки измерителя с осью канала Кроме того, возможность перемещения панели измерителя в направлении, совпадающем с оптической осью измерителя, позволяет измерить эпюру скоростей потока, а возможность поворота панели вокруг оси, совпадающей с осью канала, позволяет измерять эпюру скоростей по любому числу диаметральных направлений 2 ил (Л С о VJ о (А) 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 P 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4748853/10 (22) 16.10,89 (46) 23.09.91, Бюл. М 35 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А. Н. Крылова (72) А. С. Никифоров, А. В. Бонч-Бруевич, В.

В, Чернюк, А, В, Бова и А. С. Самохвалов (53) 532.574(088.8) (56) Панов С., В„Пикаревский А. А., Стояновский О, И, Малогабаритный ЛДИС для диагностики течения жидкостей. Турбулентные сдвиговые течения неньютоновских жидкостей. — Новосибирск, ИТФ СО АН СССР, 1981, с, 96-99.

Клочков В. П., Козлов Л. Ф., Потытевич

И. В. и Соскин М. С. Лазерная анемометрия, дистанционная спектроскопия и интерферометрия. Справочник. /Под ред, М. С. Соскина, Киев, Наукова думка, 1985, с, 165 — 166. (54) ЛАЗЕРНЫЙ ДОПЛЕРОВСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к оптическим доплеровским измерителям скоростных параметров жидкостных потоков, и может

Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее к оптическим доплеровским измерителям скоростных параметров жидкостных потоков, и может быть использовано для построения эпюр скоростей, определения турбулентности в прозрачных средах, движущихся по каналам сложной формы.

„„Я2„„ 1679384 Al быть использовано для построения эпюр скоростей, определения турбулентности в прозрачных средах, движущихся по каналам сложной формы. Цель изобретения— повышение достоверности измерений в криволинейных каналах сложного сечения.

Для достижения поставленной цели лазерный доплеровский измеритель скорости потока жидкости снабжен механизмом для его пространственного перемещения, а в панели, на которой закреплены оптические элементы измерителя, выполнено отверстие.

Через это отверстие пропущен канал, по которому протекает исследуемый поток.

Механизм пространственного перемещения позволяет с помощью координатного блока осуществлять перемещение панели измерителя в трех взаимно перпендикуляр- у ных направлениях и обеспечивает совмещение оптической рабочей точки измерителя с С осью канала. Кроме того, возможность перемещения панели измерителя в направлении, совпадающем с оптической осью измерителя, позволяет измерить эпюру скоростей потока, а возможность поворота панели вокруг оси, О. совпадающей с осью канала, позволяет измерять эпюру скоростей по любому числу диаметральных направлений, 2 ил.

Цель изобретения — повышение-достоверности измерений в криволинейных каналах сложного сечения.

На фиг, 1 изображен оптический блок устройства; на фиг. 2 -- кинематическая схема механизма пространственного перемещения оптического блока.

1679384

Оптический блок лазерного доплеровского измерителя скорости по тока жидкости включает лазер 1, расщепитель 2 лазерного пучка, отражающее зеркало 3, фокусирующую линзу 4, диафрагмы 5 и 6, приемный объектив 7, фотоприемник 8, установленные на панели 9 так, что положение оптической рабочей точки 10, совпадающей с положением заднего фокуса линзы 4, относительно панели 9 строго фиксировано. В панели 9 выполнено отверстие

11, расположенное симметрично относительно оптической рабочей точки 10 и имеющее размер в направлении, совпадающем с направлением оптической оси 12 устройства, не менее чем в два раза превышающий максимальный внешний размер канала 13.

Механизм пространственного перемещения оптического блока содержит платформу 14, на которой с возможностью продольного перемещения вдоль оптической оси 12 установлена панель 9, ручной привод 15, подшипник 16. вращающаяся обойма 17 которого крепится к платформе

14 по окружности отверстия 18, выполненного в платформе 14 и имеющего диаметр, превышаюIöèé максимальный внешний размер канала 13.

Кроме того, механизм включает несущую пластину 19, на которой закреплена неподвижная обойма 20 подшипника 16, стойку 21, на которой с воэможностью продольного перемещения установлена несущая пластина 19, первую плиту 22, на которой шарнирно закреплена стойка 21, и вторую плиту 23, на которой с возможностью перемещения вдоль одной координаты установлена первая плита 22, а сама вторая плита 23 установлена с возможностью перемещения вдоль другой ортогональной координатной оси.

Перемещение панели 9 относительно платформы 14 осуществляется с помощью ручного привода 15, а перемещение панели

9 контролируется положением стрелки 25 на неподвижной шкале 26, Стопорный винт

24, размещенный на несущей пластине 19, предназначен для фиксации положения платформы 14 в плоскости вращения подшипника 16, Возможные направления перемещения оптического блока в пространстве обозначены (фиг, 2) двойными штриховыми линиями со стрелка)ии.

Лазерный доплеровский измеритель скорости потока жидкости работает следующим образом, Монтируют канал 13 с прозрачными стенками, пропуская его через проем подшипника 16, отверстия 11 и 18. В исходном положении панели 9 центры отверстий 11 и

10 (20

18 и оптическа- рабочая точка 10 находятся на одной линии. Если предстоит построить зпюры скоростей по нескольким диаметральным направлениям канала 13 с поперечным сечением, симметричным относительно центра, то целесообразно оптическую рабочую точку 10 совместить с центром сечения канала 13 (фиг. 1). Включают питание лазера 1, после чего визуально проверяют положение оптической рабочей точки 10 в выбранном сечении канала. Далее вращением рукоятки ручного привода 15 смещают панель 9 вдоль оптической оси 12 до совмещения оптической рабочей точки

10 с внутренней поверхностью стенки канала 13.

Измеряют скорость потока в точке на стенке канала 13, Потом смещают панель 9 и соответственно оптическую рабочую точку

10 в направлении к центральной оси канала

13 и далее к его противоположной стенке, останавливая панель 9 в промежуточных точках для снятия отсчетов. Снимают показания координаты каждой исследуемой точки на шкале 26, производя при этом отсчеты по приборам системы выделения и анализа доплеровского сигнала. Для построения эпюры скоростей по другому диаметральному профилю поворачивают платформу 14 в плоскости вращения подшипника 16, отпустив при этом стопорный винт24, после чего тем же винтом фиксируют требуемое угловое положение платформы 14. Если канал 13 круглый, то оптическая рабочая точка 10 опишет дугу по внутренней поверхности стенки канала 13, не отрываясь от нее. Далее измерения проводят аналогично, как по первому профилю.

Поворотом стойки 21 вокруг оси Z осуьцествляют поворот платформы 14 при исследовании скоростных параметров потока в каналах с криволинейной продольной осью например, потоков, движущихся в отводах или коленах.

Формула изобретения

Лазерный доплеровский измеритель скорости потока жидкости в канале, содер- жащий оптический блок и механизм пространственного перемещения оптического блока, причем оптический блок выполнен в виде панели, на которой вдоль оптической оси установлены лазер, расщепитель пучка, фокусирующая линза, приемный обьектив и фотоприемник, а механизм пространственного перемещения оптического блока включает платформу, на которой с воэможностью перемещения относительно платформы вдоль оптической оси установлена панель, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений в

1679384 криволинейных каналах сложного сечения, механизм пространственного перемещения оптического блока снабжен подшипником, несущей пластиной, стойкой и двумя плитами, расположенными в параллельных плоскостях с возможностью линейного перемещения друг относительно друга- в этих плоскостях во взаимно пеопендикулярных направлениях, в панели и платформе выполнены отверстия причем отверстие в панели расположено симметрично относительно фокуса линзы и имеет размер в направлении, совпадающем с направлением оптической оси, не менее чем в два раза превышающий максимальный внешний размер канала, 5 вращающаяся обойма подшипника закреплена на платформе по окружности выполненного в ней отверстия, а неподвижная обойма подшипника закреплена на несущей пластине, которая с возможностью

10 продольного перемещения закреплена на стойке, шарнирно установленной на одной из плит.

1679384

22

Составитель В.Иванников

Редактор А,Шандор Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 3210 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101