Устройство для измерения скорости жидких и газообразных сред

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t ц 58О567

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.76 (21) 2382939/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 03.11.77 (51) М. Кл.z G 01Р б/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.39 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. М. Трохан, С. Р. Стефанов, Ю. П. Хохуля и Г. С. Трубецкая (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЖИДКИХ

И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения скорости жидких и газообразных сред.

Известны измерители скорости жидких и газообразных сред на основе циклических схем, которые широко используются как в натурных, так и в лабораторных измерениях (11.

Также известно устройство для измерения переносной скорости звука в среде (2). Этот измеритель содержит излучающий электроакустический преобразователь, на который подается сигнал с генератора импульсов, приемный электроакустический преобразователь, усилитель и измеритель частоты.

Недостатком известных устройств является малая точность измерения скорости. Это связано с тем, что в реальных средах температурные и концентрационные изменения скорости звука соизмеримы с изменением скорости движения среды. Кроме того, этот прибор позволяет измерять только компоненту скорости среды, коллинеарную с направлением распространения ультразвуковой волны, Для повышения точности измерения в предлагаемое устройство введен частотный дискриминатор, включенный между приемным устройством и формирователем импульсов, приемное устройство выполнено в виде излучателя и приемника ультразвука, подсоединенных соответственно к выходу и входу усилителя, образующего кольцо обратной связи, а импульсный генератор выполнен в виде генератора с тональным заполнением импульса, причем приемное устройство расположено в потоке среды так, чтобы вектор скорости потока среды был ортогонален к направлению ультразвуковой волны в приемном устройстве, а электроакустический преобразователь

10 расположен выше его по потоку в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения приемного устройства.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

15 Выход генератора 1 тональных импульсов подключен к электроакустическому преобразователю 2, расположенному выше по потоку на расстоянии L от приемного устройства 3.

Приемное устройство 3 выполнено в виде излучателя 4 ультразвука, подсоединенного к выходу усилителя 5, и приемника б ультразвука, подсоединенного к входу того же усилителя, образующего кольцо обратной связи.

Выход усилителя 5 соединен также с входом частотного дискриминатора 7, выход которого через формирователь 8 импульсов подключен к генератору 1 тональных импульсов.

К входу генератора 1 подключен частотомер

30 9. V — вектор скорости движения среды; 1— база приемного устройства (расстояние между излучателем 4 ультразвука и приемником

6).

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 выдает импульсы с высокой несущей частотой, которые преобразуются электроакустическим преобразователем 2 в ультразвуковые импульсы. За .счет нелинейного взаимодействия ультразвука со средой происходят поглощение ультразвуковой энергии и, как следствие этого, нагрев среды. Частота и амплитуда импульсов выбираются достаточными для обеспечения необходимого нагрева среды в объеме, занимаемом ультразвуковым лучом. В среде образуется тепловой шнур, который сносится потоком среды со скоростью U и через время L/V проходит через ультразвуковую волну измерителя скорости звука. Измеритель скорости звука представляет собой усилитель 5 с электроакустической обратной связью, у которой частота генерации сО определяется из соотношения: л + где С вЂ” скорость звука в среде;

l — расстояние между приемником и излучателем ультразвука; р — фазовая задержка в усилительном тракте и преобразователях;

n=0, 1, 2, ..., соответствующее целому числу волн, укладывающихся на длине l.

Когда тепловой шнур попадает в приемное устройство 3, скорос1ь звука в пространстве между излучателем 4 ультразвука и приемником 6 ультразвука меняется (увеличивается). Это приводит к изменению частоты генерации в кольце обратной связи. Изменение частоты преобразуется частотным дискриминатором 7 в импульс напряжения, который, пройдя через формирователь 8 импульсов, попадает в генератор 1. Частотомер 9 измеряет частоту следования импульсов в кольце обратной связи, которая пропорциональна скорости сноса теплового шнура или скорости движения среды.

589507

Представленная на чертеже схема обеспечивает измерение осредненной скорости пото«а в пространстве по расстояниям L u l.

Пространственное разрешение по расстоя5 шпо повышается расположением электроакустического преобразователя 2 в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения излучателя и приемника измерителя скорости звука (перпендикулярно плоскости чертежа), 10 потому, что в этом случае тепловой шнур пересекает ультразвуковую волну измерителя скорости звука в одной малой области, определяемой диаметром теплового шнура.

Формула изобретения .Устройство для измерения скорости жидких и газообразных сред, содержащее последова20 тельно соединенные импульсный генератор, электроакустический преобразователь, приемное устройство, формирователь импульсов и частотомер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введен частотный дискриминатор, включенный между приемным устройством и формирователем импульсов, приемное устройство выполнено в виде излучателя и приемника ультразвука, подсоединенных соответственно к выходу и входу усилителя, образующего кольцо обратной связи, а импульсный генератор выполнен в виде генератора с тональным заполнением импульса, причем приемное устройство расположено в потоке среды так, чтобы вектор скорости потока среды был ортогонален к направлению ультразвуковой волны в приемном устройстве, а электроакустический преобразователь расположен выше его по потоку в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения приемного устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гринспан М. и Чигг К. Подводная акус45 тика. Пер. с англ., ч. 1, 1970.

2. Патент США № 2333688, кл, 324 — 68, опубл. 1943.

Б 86507

Подписное

Заказ 2461(11 Изд. № 885 Тираж 1109

Н10 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель М. Хаустов

Редактор С. Хейфиц Техред А. Камышникова Корректоры: E. Хмелева и 3. Тарасова