Способ измерения скоростных характеристик потока жидкости

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА ЖИДКОСТИ по авт.св. № 581435, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений и расширения диапазона измеряемых скоростей, импульсное преобразование изображений частиц исследуемой области потока в потенциальный рельеф на чувствительной поверхности фотоэлектрического преобразователя выполняют путем многократного экспонирования светочувствительной поверхности серией световых импульсов переменной частоты следования. Фиг,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК аа 01) А

Зсю С 01 P 5/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР . flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нг ": (Н АВТОРСНОММ СВИЦЕТВ\ЬСТВЪ (61) 581435 (21) 3593233/18-10 (22) 20.05.83 (46) 23.05 ° 84. Бюл. Р 19 (72) А.M.Êóøåð и Е.Г.Филиппов (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им.А.H,Êîñòÿêîâà (53) 532.574(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 581435, кл. С 01 Р 5/20, 1976 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА ЖИДКОСТИ по авт.св. У 581435, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения.точности измерений и расширения диапазона измеряемых скоростей, импульсное преобразование изображений частиц исследуемой области потока в потенциальный рельеф на чувствительной поверхности фотоэлектрического преобразователя выполняют путем многократного экспонирования светочувствительной поверхности серией световых импульсов переменной частоты

1093980

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании русловых процессов и работы гидротехнических сооружений. 5

По основному авт.св. Ф 581435 известен способ измерения скоростных характеристик потока жидкости, включающий визуализацию течения с по10 мощью взвешенных частиц, периодическое чередование однократного импульсного экспонирования и сканирования потенциального рельефа на чувствительной поверхности фотоэлектрического преобразователя, в процессе

f5 которого измеряют временные интервалы между синхроимпульсами н сигналами, сформированными при анализе видеоимпульсов от частиц. Величину скорости определяют по найденным

20 перемещениям частиц за известный интервал времени 1 g, При исследовании высокоскоростных потоков и при измерении пульсационных составляющих скорости обычно увеличивают частоту импульсного преобразования свет-потенциал, что не всегда гарантирует получение теоретической точности измерений из-за

30 снижения отношения сигнал/шум, вызванного расширением полосы пропускания видеотракта фотоэлектрического преобразователя пропорционально частоте сканирования потенциального рельефа. В ряде случаев, например при решении задач диссипации энергии или исследовании пульсационных . характеристик газовых потоков с высокой частотой пульсаций скорости, известный способ не может быть реали- 40 зован в связи с технической несущественностью видеотракта с необходимой полосой пропускания. Например, при формате изображения 1:1, средней разрешающей способности фотоэлектри45 ческого преобразователя равной 500 и частоте пульсаций скорости 5 кГц необходимая ширина полосы пропускания составляет 10 кГц-1250 мГц. Из-за неВозможности проведения предварительной аналоговой фильтрации высокочастотных составляющих пульсаций еще одним источником методических погрешностей известного способа при измерении спектральных характеристик пульсаций скорости потока является свертывание пульсационных составляющих, частота которых превышает половину частоты импульсного преобразования свет-сигнал.

Известный способ имеет невысокий, независимый от частоты периодического импульсного экспонирования динамический диапазон измеряемых скоростей, т.е. отношение максимальной измеряемой скорости к минимальной, ограниченный разрешающей способностью фотоэлектрического преобразователя, и не позволяет определять направление пульсационной скорости.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измеряемых скоростей..

Цель достигается тем, что согласно способу измерения скоростных характеристик потока жидкости импульсное преобразование изображений частиц исследуемой области потока в потенциальный рельеф на чувствительной поверхности фотоэлектрического преобразователя выполняют путем многократного экспонирования светочувствительной поверхности. серией световых импульсов переменной частоты следования.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего. предложенный способ; на фиг. 2— временная диаграмма рабаты устройства.

Изображение исследуемой области потока 1 жидкости (фиг. 1), содержащей взвешенные частицы 2 -.нейтральной плавучести, проецируется через прозрачную стенку гидроканала 3 с помощью объектива 4 на мишень передающей телевизионной трубки 5 с памятью. Импульсное экспонирование передающей трубки 4 серией световых импульсов обеспечивается затвором 6, выполненным в виде электрического, оптического или электронного прерывателя светового потока, входящего в состав источника 7 света или передающей трубки 5. Частота импульсов в серии непостоянная и изменяется, например, по линейному закону (фиг. 2а). Количество импульсов в серии и их временное положение задаются синхронизатором 8.

По окончании цикла экспонирования и выдержки. в течение времени 2 равного времени нарастания потенциального рельефа, производится однократное построечное считывание изображения с мишени трубки 5 (фиг. 2б).

Блок 9 разверток обеспечивает линейный закон развертки н иэображения.

3 1093980 4

Изобретение можно реализовать на более простых и удобных в эксплуаЗ0 тации инерционных передающих трубках с высоким отношением сигнал/шум, что позволяет уменьшить случайные .ошибки измерений.

Фи@2

Составитель 10. Власов

Техред С Иигунова . Корректор О. Билак

ФЮ

Тираж 823 Подписное

Редактор А. Козориз

Заказ 3416/36

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент.", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10 время-код преобразует временные интервалы между видеоимпульсами от частиц и сигналами от синхронизатора 8 в цифровые кодц, соответствующие координатам. частиц, Поступающие с выхода АЦП 10 координатные коды записываются в буферную память 11. По окончании сканирования потенциального рельефа ..10 производится вывод видеоданных из памяти (фиг. 2в) со скоростью, необходимой для непосредственного ввода информации в счетно-решающее устрой. ство 12 или .на промежуточный носи- 15 тель. В случае применения передающих трубок с высокой коммутационной инер« ционностью одновременна с выводом, данных из буферной памяти 11 по сигналам синхронизатора 8 выполняется 20 несколько циклов стирания, остаточного потенциального рельефа с мишени трубки 5. По окончании вывода данных из памяти цикл измерений. повторяется.

Расчет поля скоростных. параметров пбтока выполняется в счетно-решающем . устройстве 12, исходя из найденных перемещений. частиц на отдельных участках исследуемой области потока и известных временных интервалов между, ймпульсами засветки.

Использование изобретения позволит увеличить точность и расширить диапазон измеряемых скоростей путем сужения полосы пропускания видеотракта фотоэлектрического преобразова:теля, исключения методических погрешностей, вызванных недостаточной частотой измерений и явлением маскировки высокочастотных пульаационных составляющих скорости.

Кроме того, за счет переменной частоты повторений импульсов экспони-. рования предлагаемый способ позво- . ляет увеличить динамический диапазон измеряемых. скоростей пропорционально отношению максимальной частоты импульсов к минимальной в серии импульсов экспонирования, что особенно важно, например, при отсутствии предварительной .оценки величины скорости потока и высоком градиенте скоростей в пределах исследуемой области потока, например, при измерении эпюры скоростей в придонных областях. Переменная частоты экспонирования обес« печивает определение направления те" чения, что важно, например, при наличии в потоке водоворотных зон..