Способ измерения температуры газовых потоков

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУШ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ, основанный на регистрации скорости распространения ультразвуковой волны в потоке и определении температуры потока по полученным значениям скорости ультразвуковой волны, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, предварительно измеряют скорость потока контролируемой среды в центре потока а место установки ультразвуковых преобразователей в потоке определяют по формуле 1 ,,- , где Лг - радиальное расстояние от оси симметрии потока до места установки ультразвуковых преобразователей; Гд - радиус потока на срезе сопла; V - скорость потока при X - расстояние от среза сопла до точки измерения; а - коэффициент пропорциональности , характеризующий расширение потока в пространств е; (Л V - скорость потока, при которой дифракционные погрешности измерения скорости ультразвука компенсируются погрешностями из-за образования тепловых пограничных слоев на активных поверха ностях ультразвуковых преобразователей . 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) у С 01 К 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ . ?;. /

Е (21) 3644971/24-10 (22) 04. 07. 83 (46) 23.07. 85. Бюл. W - 27 (72) Й.Ю.Буткус и П-Б.П.Милюс (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 531. 536(088. 8) преобразователей в потоке определяют по формуле где Дг—

V— х—

П (56) Авторское свидетельство СССР

У 678343, кл. G 01 К 13/02, 1979 °

Коро теев A. С. Зле ктродуговые плазмо генераторы. M., "Машиностроение", 1980, с. 175. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВЪ|Х ПОТОКОВ, основанный на регистрации скорости распространения ультразвуковой волны в потоке и определении температуры потока по полученным значениям скорости ультразвуковой волны, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, предв арите ль но изме ряю т ско ро с ть по то ка контролируемой среды в центре потока„ а место установки ультразвуковых

„„SU„„1168806 А радиальное расстояние от оси симметрии потока до места установки ультразвуковых преобразователей; радиус потока на срезе сопла; скорость потока при r=O; расстояние от среза сопла до точки измерения; коэффициент пропорциональности, характеризующий расширение потока в пространстве;скоро сть по тока, при ко торой дифракционные погрешности измерения скорости ультразвука компенсируются погрешностями из-за образования тепловых пограничных слоев на активных поверх— ностях ультразвуковых преобразователей.

1168806

Изобретение относится к контролю параметров газовых потоков и может быть использовано для измерения температуры в рабочей камере реактивного двигателя. 5

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры газовых потоков, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения температуры газовых потоков, основанному на регистрации скорости распространения ультразвуковой волны в контролируемом потоке и вычисле— нии температуры потока из полученных значений скорости ультразвука, предварительно измеряют скорость потока контролируемой среды в центре потока, а место установки ультразвуковых преобразователей в потоке опре— деляют по формуле

1 п д r=r 1 — — +аV r где D r — радиальное расстояние от оси симметрии потока до места установки ультразвуковых преобразователей; радиус потока на срезе сопла; 30 скорость IIoтока контролируемой среды при r=O; х — расстояние от выходного отверстия (сопла) камеры с ro ран ия до точки измерен ия 35 температуры; а — коэффициент пропорционально сти, характеризующий расширение потока в пространстве; 40

V скорость потока, при которой дифракционные погрешнос/ ти измерения скорости ультразвука компенсируются погрешностями иэ-за образова- 45 ния тепловых пограничных слоев на активных поверхностях ультразвуковых преобразователей.

Способ контроля температуры газо- 50 вых потоков осуществляется следующим образом.

Перед началом измерений для выбранной базы измерения L диаметра акустических преобразователей и 55 и дпины упругой волны 3 вычисляются дифракционные погрешности измерения скорости ультразвука для всего диапазона температур. Аналогично для выбранной конструкции преобразователей вычисляются и погрешности измерения скорости ультразвука, обусловленные образованием теплового пограничного слоя на активных поверхностях электроакустических преобразова— телей. Поскольку дифракционные погрешности измерения скорости ультразвука ведут к увеличению, а погрешности из-за образования теплового пограничного слоя на активных поверхностях акустических преобразователей — к уменьшению скорости ультразвука, то целесообразно их сравнить и таким образом скомпенсировать.

Толщина пограничного слоя, а тем самым и обусловленные им погрешности, сильно зависят от скорости потока и температуры. Дифракционные погрешности в основном определяются только температурой контролируемой среды.

Поэтому можно определить скорость потока, для которой при постоянной температуре дифракционные погрешности компенсируются погрешностями, обусловленными возникновением пограничного слоя на активных поверхностях электроакустических преобразователей. Таким образом можно составить математический алгоритм, связывающий скороеть ультразвука в среде С со скоростью потока Vä, при которой компенсируются упомянутые погрешности.

Далее в центр контролируемого потока вводятся две пары электроакустических преобразователей, установленные под углом a(к направлению вектора скорости потока V. Измеряются задержки акустических якпульсов

1 и при прохождении ими заданного

2 расстояния L между акустическими излучателями и приемниками соответствующих пар преобразователей. Определяется скорость ультразвуков С и скорость потока V в центре струи

2 Ь1 1 2СОЯЫ Г1 2

По математическому алгоритму для измеренной скорости ультразвука в центре потока С определяется скорость потока, при которой дифракционные погрешности компенсируются погрешностями, обусловленными образова- нием теплового пограничного слоя.

На чертеже приведена расчетная зависимость скоростей потока V K С

1168806

l4

Составитель Ю. Андриянов

Редактор О. Бугир Техред С.Мигунова Корректор М. Розман

Заказ 4607/36 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óêãîðîä, ул.Проектная, 4 от скоростей ультразвука, при которых, в зависимости от размеров и конструкции конкретной электроакустической системы; дифракционные погрешности компенсируются погрешностями измерения скорости ультразвука, обусловленными возникновением теплового пограничного слоя на активных поверхностях акустических преобразователей. При расчетах было принято, что база измерения L=5 мм, диаметр активных поверхностей акустических преобразователей d=5 мм, частота измерительного сигнала

fr=250 кГц, температура активных поверхностей охлаждаемых электроакустических преобразователей

Т„=300 К, температура воздушного высокотемпературного потока

2000К Т 4650К. Математическая апроксимация этой (см. чертеж 1) кривой позволяет рассчитывать расстояние r

5 от центра потока до точки установки электроакустических преобразователей при котором компенсируются упомянутые погрешности, и скорость ультразвука С измеряется с наименьшей погрешностью.

После этого электроакустическая

15 система измерителя перемещается в эту точку потока, измеряется скорость ультразвука и по ней выясняется температура потока.