Способ измерения температуры газовыхпотоков и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социанистических

РКПУбаИК (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 0395.78 (2 ) 2609628/18-10 (5l)М. Кл. с присоединением заявки ¹6 01 К 11/24

Государственный комитет. СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет г (З) УДК 536. 53 (088. 8) Опубликовано 150681.Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 150681 (72) Авторы изобретения

A.Н.Меркурьев, И.И.Кривоносов и М. Б.Мит (7 3 ) Зв я в итель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения температур и может найти применение при измерениях температур газовых потоков.

Известен способ измерения температуры потока газа посредством воздействия на поток ультразвуковыми колебаниями и регистрации температуры по измеренной фазе ультразвуковых колебаний (1g .

Недостатком способа является низкая точность измерений, обусловленная неопределенностью сдвига фазы при распространении ультразвуковых колебаний по звукопроводам. !5

Известен также способ измерения температуры газовых потоков посредством проэвучивания потоков ультразвуковыми импульсамн, заключающийся в том, чте регистрируют интервал вре- 2О мени распространения импульсов по звукопроводам и проэвучиваемому потоку и определяют температуру по расчетной зависимости скорости звука от температуры (21.

В этом способе для исключения влияния неопределенности температуры звукопроводов„ по которым импульсы направляются в газовый поток, на ре.зультат измерения измерения проводят при различных расстояниях между передающим и приемным эвукопроводами.Это приводит к погрешности, обусловленной неточностью установки звукопроводов относительно друг друга, и к значительным затратам времени на проведение измерений.

Цель изобретения — повышение. точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения температуры газовых потоков одновременно с регистрацией интервала времени распространения импульсов по эвукопроводам и прозвучиваемому потоку, регистрируют интервал времени распространения импульсов, отраженных от торцов звукопроводов, расПоложенных в прозвучиваемом потоке газа.

Устройство, реализующее предложенный способ, содержит генератор, два пьезоэлемента, прикрепленные к передающему и приемному звукопроводам, каждый из которых подключен к электрической схеме, состоящей иэ последовательно соединенных блоков усиления, детектирования и формирования, при этом блок формирования пьезоэлемента на приемном звукопроводе соединен с блоком временной селекции, а блок

838424 формирования пьезоэлемента на передающем звукопроводе соединен с блоком измерения интервалов времени, который связан с блоком временной селекции, причем пьезоэлемент на передающем эвукопроводе подкх(ючен к генера aðó непосредственно, а пьезоэлемент на приемном звукопроводе подключен к блоку измерения временных интервалов, к блоку временной селекции и через введенную линию задержки к генератору.

На чертеже дана блок-схема устройства, реализующего предложенный способ.

В схеме генератор 1 связан с пьезоэлементом 2, который наклеен на передающий звукопровод 3. Пьезоэлемент 2 связан с последовательной цепью из блоков .4 усиления, детектирования 5, формирования 6 и временной селекции 7, который, в свою очередь, связан с генератором электрических импульсов 1. На приемный звукопровод 8 наклеен пьезоэлемент 9.

Приемный и передающий звукопроводы введены в исследуемый поток газа 10.

Пьезоэлемент 9 соединен с последовательной цепью из блоков усиления 11, детектирования 12, формирования 13 и измерения интервалов времени 14, который связан с блоком 7 временной селекции. Линия 15 задержки соединена с генератором 1, пьезоэлементом

9, блоком 11 усиления, измерителем

25

-14 интервалов времени и блоком 7 временной селекции.

Устройство работает следующим образом.

Электрические импульсы генератора

1 возбуждают ультразвуковые колебания в передающем звукопроводе 3 с помощью пьезоэлемента 2. Кроме того, электрические импульсы генератора 1 после линии 15 задержки и импульсы, отраженные от свободного торца приемного звукопровода, возбуждают ультра- 4 звуковые колебания в пьезоэлементе

9. Пройдя исследуемый объем газа 10 и. приемный звукопровод 8, ультразвуковые импульсы преобразуются пьезоэлементом 9 в электрическое напряжение, которое усиливается блоком 11 усиления, детектируется блоком 12 детектирования и формируется в блоке 13

50 формирования. Электрические импульсы который выделяет импульсы, соответствующие отраженным от торцов передающего 3 и приемного 8 эвукопроводов, а также импульс, соответствующий прошедшему по передающему 3 и приемному генератора 1 и импульсы, отраженные т свободного торца передающего звукопровода 3, с пьезоэлемента 2 усиливаются блоком 4 усиления, детектиру-. ются блоком 5 детектирования, формируются блоком 6 формирования и передаются на блок 7 временной селекции, 40, 8 звукопроводам и прозвучиваемому объему газа 10.

Измеритель 14 интервалов времени производит измерение интервалов времени прохождения ультразвукового зондирующего импульса по передающему 3 и приемному 8 звукопроводам и прозвучиваемому объему газа 10(t ), интервал времени от момента посылки зондирующего ультразвукового импульса до момента прихода импульса, отраженного от свободного торца передающего звукопровода 3 (t<), и интервал времени от момента посылки зондирующего импульса приемным пьезоэлементом 9 до момента прихода импульса, отраженного от свободного торца приемного з вукопро вода 8 (t )

Температура газового потока определяется по формуле

Т=4 Р P (ۄ— 6„-t>) k ° R где Т вЂ” абсолютная температура газа;

3 — расстояние между торцами передающего и приемного звукопроводов в прозвучиваемом объеме газа;

М вЂ” молекулярная масса газа; показатель адиабаты; и — газовая постоянная.

Таким образом, дополнительные измерения интервалов времени распространения импульсов, отраженных от торцов звукопроводов, позволяют исключить влияние неоднородного распределения температуры по длине звукопроводов на точность измерения температуры газа.

Предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют значительно сократить время проведения измерений по сравнению с известным.

Формула изобретения

1. Способ измерения температуры газовых потоков посредством проэвучивания их ультразвуковыми импульсами, заключающийся в регистрации ин-. тервала времени распространения импульсов по звукопроводам и прозвучиваемому потоку и определения температуры по расчетной зависимости скорости звука от температуры, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, одновременно с регистрацией интервала времени распространения импульсов по звукопроводам и проэвучиваемому потоку регистрируют интервал времени распространения ультразвуковых импульсов, отраженных от торцов звукопроводов, расположенных в прозвучиваемом потоке газа.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1,содержащее генератор, два пьезоэлемента, прикрепленные к передающему и приемному звукопроводам, каждый иэ которых подключен к

838424

Составитель Ю.Аидриянов

Редактор Л.Повхан Техред A. Савка Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4411/60 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 электрической схеме, состоящей из последовательно соединенных блоков усиления, детектирования и формиро.вания, при этом блок формирования пьезоэлемента приемного звукопровода соединен с блоком временной селекции,, а блок формирования пьезоэлемента приемного звукопровода соединен с блоком измерения интервалов времени, который связан с блоком временной селекции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что пьезоэлемент передающего звукопровода непосредственно подключен к генератору и к блоку временной селекции, а пьезоэлемент приемного звукопровода подключен к блоку измерения временных интервалов, блоку временной селекции и через введенную линию задержки — к генератору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР в 105175, кл. С 01 к 11/22, 1955.

2. Ультразвук. Научные труды выс-. о щих учебных заведений Литовской CCP.

Вильнюс, "Минтис", 1969, 9 2, с. 183 (прототип).