Способ измерений локальной скорости разреженных газовых потоков

 

) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ СКОРОСТИ РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ путем ионизации газа сфокусированным электронным пучком и регистрации времени пролета ионами заданного базового участка, отличающийся тем, что/ с целью повышения точности, в конце базового участка к ионам прикладывают импульс поперечного электрического поля. § ел 4 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) 3(51) С 01 P 5 18 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i1i j.j, i Ôi

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3564272/18-10 (22) 17.03.83 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) Г.A.Богдановский, Г.Г.Дутов и Л.Н.Малахов (53) 532.574(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 654249, . G 01 P 3/36, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 131109, кл. G 01 P 5/18„ 1959 (прототип). (54) (57.) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ

СКОРОСТИ РАЗРЕЖЕННЫХ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ путем ионизации газа сфокусированным электронным пучком и регистрации времени пролета ионами заданного базового участка, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в конце базового участка к ионам приклады" вают импульс поперечного электрического поля.

1081545

A

BHHHGH Заказ 1541/39 Тираж 46Ì Подписное

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проеткная,4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения локальной скорости газовых струй, например, для .исследования сверхзвуковых газовых потоков в вакуумных аэродинамических установках.

Известен способ измерения скоростей потока путем введения н поток снеторассеивающих частиц и фоторегистрации их движения tl .

Недостатком данного способа являются ноэмущения потока частицами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является. способ измерения локальной скорости разреженных газовых потоков путем ионизация газа сфокусированным электронным пучком и регистрации времени пролета ионами заданного базового участка (21 . 20

Ионы и возбужденные молекулы н известном способе сносятся потоком, а их свечение фокусируется объективом, находящимся вне потока, на

ФЭУ. Йа осциллографе измеряют время 25 между приходом сигнала при включении электронного пучка и сигнала от ионов и возбужденных молекул. Однако длительное послесвечение, наблюдаемое н гелиевых потоках, от- щ сутстнует во многих других потоках, например в воздушных,где. послесвечение гаснет на небольших расстояниях от электронного пучка, сравниваемых с диаметром пучка. В To Ke время малая величина базы вносит большие погрешности в измерение скорости.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается 40 тем, что согласно способу измерения локальной скорости разреженных газовых потоков путем ионизации газа сфокусированным электронным пучком и регистрации времени пролета 45 . ионами заданного базового участка, в конце базового участка к ионам прикладывают импульс поперечного электрического поля.

На чертеже изображена принципи- 50 альная схема измерения скорости потока н одном иэ вариантов формирования потока в аэродинамической вакуумной установке.

Установка содержит исследуемый сверхзвуковой поток 1, сопло 2, точку 3 фокусировки электронного зонда и локального измерения скорости, траекторию ионов 4, точку 5 отклонения ионов, пластины б ускорителя ионов, коллектор 7 ионов.

Установка работает следующим образом.

Газовый поток 1, исходящий из сопла 2, пересекает под прямым углом импульсный электронный пучок, сфокусированный в изучаемую точку 3.

Ионы, образующиеся в объеме электронного пучка во время его импульсного включения, перемещаются вместе с потоком до точки 5 напротив коллектора 7 ионов. В этот момент импульсная подача потенциала на пластины 6 ускоряет ионы перпендикулярно потоку к коллектору 7. Через отверстие н верхней пластине б ионы попадают на коллектор 7, имеющий.постоянный потенциал, равный потенциалу, импульсно подаваемому на пластины 6. С помощью широкополосного усилителя и осциллографа регистрируют как рассеянные электроны, подающиеся на коллектор в момент импульсного включения электронного пучка и создающие сигнал отрицательной полярности, так и положительный сигнал от ионов, ускоренных полем к коллектору. Сигнал от рассеянных электронов и от ионов проходит через одни и те же цепи усилителя с одинаковой задержкой и благодаря этому точно измеряется время пролета ионов в потоке.

Величина базы пролета иона с потоком может быть выбрана достаточно большой для повышения точности измерения скорости. Коллектор регистрирует ионы, образовавшиеся в небольшой части электронного пучка, благодаря этому обеспечивается локальное измерение скорости. Перемещая коллектор ионов вместе с пластинами в направлении, параллельном оси электронного пучка, или их вместе с электронным пучком вдоль оси потока, получают распределе= ние скоростей по сечению газового потока, а также вдоль его оси. Ьбсолютная величина потенциала коллектора и ускоряющих пластин определяется тем значением разности потенциалон, которое еще не вызывает пробоя вакуумного промежутка.

Предлагаемый способ увеличивает точность локального измерения скорости потока и дает. распределение, скоростей. в потоке, знание которых необходимо н аэродинамических экспериментах, моделирующих условиях полета тел на больших высотах.