Способ определения скорости распространения возмущений в прозрачной среде

 

О П И С А Н И Е (,985?44

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союэ Советских

Социалистичесних

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву ¹ 463905 (2)Занвлено 17.10.80(21) 2994666/18-10 (51)М. К,п.

С 01-Р 3/36 с присоелииением заявки №

Государственный комитет

С,С СР (23) Приоритет (53) УДК532 574 (088.8) Опубликовано 30.1 2.82- Бюллетень № 48 по делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 01.01.83,с

И.В.Ершов, В.Е.Алехин и A.È.Õàðèòîöáâ (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗМУШЕНИЙ В ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДЕ

-1.;

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при определении скорости перемещения прозрачных сред, газодинамических неоднородностей моделей летательных аппаратов и других возмущений. 5

По основному авт. св. ¹ 463905 .известен способ определения скорости распространения возмущений в прозрачной среде, состоящий в том, что исследуемую прозрачную среду просвечивают

1О световым пучком 11 $

После прозрачной среды- световой поток разделяют на два пучка, осуществляI ют сдвиг их волновых фронтов вдоль. на правления распространения возмущения, регистрируют фотоэлектрическим методом световые сигналы в точке наложения оптических картин и по отношению

20 волнового сдвига к времени Т между световыми сигналами определяют скорость

Ч распространения возмущения по формуле

Ч = с(,/

Известный способ используют толысо в тех случаях, когда предварительно точ» но известно направление перемещения возмущения, так как осуществляют сдвиг волновых фронтов вдоль направления распространения возмущений. Однако в боль шей части реальных исследуемых про цессов направление распространения sos мущений заранее не известно, либо изве стно приближенно. В таких случаях известным способом можно получить лишь значение величины проекции скорости на направление сдвига, абсолютная же ве личина вектора скорости и его направле ние остаются неизвестными либо приближенно рассчитываются путем испол зования других косвенных данных.

Цель способа - повышение точности и информативности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе дополнительно смещают сдвинутые волновые фронты световых пучков, прошедших через исследуемую сре» ду в направлении, перпендикулярном их

98Ь744

/gal= М /М (, (2) первоначальному сдвигу, а световые пучки в точке наложения оптических картин маркируют по интенсивности.

Для осуществления способа выполняются следующие операции. 5

Настраивается оптический прибор (теневой прибор, интерферометр) и фотоэлектрическая регистрирующая аппаратура на максимальную чувствительность.

Измерительный участок (измеритель ное сечение) выделяют диафрагмой, которую располагают в плоскости изображения исследуемой прозрачной среды. С помощью первой приставки сдвига осуществляют сдвиг волновых фронтов световых пучков, прошедших через исследуе мую среду в одном произвольном направлении. Далее оба сдвинутых волновых фронта направляют во вторую приставку сдвига, расположенную на оптической оси 20 . последовательно с первой приставкой. С помощью второй приставки сдвига дополнительно осуществляют смещение сдвинуTLI K фронтов cBBTDBhIx пучков в HBIIpRB» ленни, перпендикулярном их сдвигу в первой приставке. В результате образуется четыре изображения исследуемой среды, частично перекрывающих друг друга. Для маркировки этих световых пучков,,формирующих изображение исследуе- зо мой прозрачной среды, в поле исследуемой среды ослабляют световые пучки с помощью например, нейтральных светофильтров в заданном соотношении. Соотношение ослабления световых пучков выбирается в соответствии с чувствительностью регистрирующей аппаратуры. В области переналожения изображений осуществляют регистрацию четырех световых сигналов соответственно от двух пар 4о сдвинутых световых пучково Определяют время между сигналами и по величине смещения сдвига определяют проекции скорости распространения возмущений по двум взаимно перпендикулярнь,M „ 45 лениям Vz и У,, U = q,„ / „; = . "% " .

File +x и с - величина сдвига в двух взаимно перпендикулярных направлениух;

Тх и у - соответствующие им времена. о

По полученным значениям U> и U> определяют скорость распространения возмущений М и направление (угол с! по отношению и выбранному направленню оси

Х по формулам

На фиг. 1 дана схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - оптическая картина, наблюдаемая в плоскости изображения прибора (не» большой круг в центре картины - диафраг»мы фотоэлектрической аппаратуры); на фиг. 3 - эквивалентная ей схема расположения диафрагмы в обратном ходе лу»чей в поле исследуемой среды.

Световой поток от источника 1 света формируется в параллельный пучок с помощью объектива 2, проходит поле 3 исследуембй среды и маркирующий нейтральщлй фильтр 4 и с помощью объектива 2 фокусируется в плоскости ножа Фуко тене вого прибора 5. Вблизи фокальной плос кости последовательно устанавливаются два сдвиговых устройства, например дифракционные решетки 6 и 7, направления штрихов решеток составляют угол в

90 (стрелки у изображений решеток на фиг. 1 указывают направление сдвига изображений. В плоскости 8 изображения прибора располагается диафрагма 9, за которой устанавливается фотоэлектрическая приставка 10 с усилителем 11 и регистрирующим осциллографом 12. В плос» кости 8 изображения теневого прибора наблюдается следующая картина (фиг. 2).

Изображение поля исследуемой среды сдвинуто в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Жвивалентная ей схема расположения диафрагмы 9 в поле иссльдуемой среды представлена на фиг. 3.

При прохождении возмушеиий неоднород.— ности исследуемой среды в направлении, показанном стрелкой (фиг. 3), через диафрагму 9. поступает световой сигнал от каждого из четырех световых пучков.

Соответственно на осциллографе получается четыре сигнала последовательно от первой до четвертой областей. Для установления соответствия сигнала на осциллографе и порядком прохождения изображения исследуемой среды, формируемого различными пучками, мимо диафрагмы в плоскости среды устанавливается набор. нейтральных фильтров с различными коэффициентами пропускания. Относительное расположение фильтров идентично расположению изображений диафрагм на эквивалентной схеме (фиг. 3) и показано . штриховкой.

Регистрируемые осциллографом 12 сигналы от каждой области плоскости исследуемой среды имеют свои интенсивности и таким образом легко различаются на экране по амплитуде сигнала. По величине сдвига 9,х и с и измеренному

5 985744 d времени между идентичнымн сечениями по авт.св. % 463905, о т л и ч а юь н Vg определяют н t d,по фор- шийся тем, что, с пелью повышения мулам (1) и (2). точности и информативности измерений, Таким образом, использрвание предла- дополнительно смешают сдвинутые волно гаемого способа позволяет в одном экспе s вые фронты световык пучков, прошедшик рименте определить абсолютную величину исследуемую среду в направлении, перскорости перемешения возмушения и ее пендикулярном к их первоначальному направление, что повышает информатив- сдвигу, а световые пучки в точке нало,ность експеримента. Кроме того, ospeAe жения оптическик картин маркируют по ление скорости производится с большей 1О интенсивности.

/ точностью, так как используется один и Источники информации, тот же измерительный канал. - принятые во внимание при экспертизе

Формула изобретений 1. Авторское свидетельство СССР

Способ определения скорости распро- % 463905, кл. С 01 Р 3/36, 1973 странения возмушений в прозрачной среде (прототнп).

lPue.

ВНИИПИ Заказ 10161/67

Тираж 887 Подписное

Филиал ППП Патент", г. Ужгород,ул. Проектная,4