Способ измерения скорости газовоздушного потока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 F 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3566399/03 (22) 10.03.83 (46) 07.10.91. Бюл. ¹ 37 (71) Московский горный институт (72) Л.А,Пучков, В,С.Ямщиков, С.З.Шкундин, В.tl. Ш куратник, А.М. Бондарев, Е.Ф. Карпов и В.А. Гринев (53) 531.76(088.8) (56) Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества, — Л.: Машиностроение, 1975, с.524-530.

Додин Б.В., Кипнис И,А„Колмаков В,А.

Измерение расхода жидкости с помощью ультразвука в трубопроводах малого диаметра. Тр. метр. ин-тов, 1970, вып.122 (182), с.166 — 171, (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ГАЗОВОЗДУШНОГО ПОТОКА, заключаюИзобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для определения скорости гаэовоэдушного потока в горных выработках, Известны акустические способы измерения скорости газовоздушного потока, основанные на излучении в движущийся поток акустических колебаний, регистрации прошедших через поток колебаний и сопоставительном анализе параметров излученных и принятых колебаний, Недостатками известных способов измерения скорости гаэовоздушного потока является либо создаваемые в измерителях (или измерителями) аэродинамические сопротивления, либо затухание в звукопроводах и призмах акустических волн, либо. Ж 1682590 A) щийся в излучении и приеме акустических волн в цилиндрическом воэдуховоде, сравнении характеристик излучаемых и принятых волн и по результатам сравнения определении скорости гаэовоздушного потока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений в горных выработках за счет исключения влияния воздуховода на аэроакустическое поле газовоздушного потока, излучают акустические волны, которые трансформируют в измерительном воздуховоде в плоские путем возбуждения кольцевых участков цилиндрического воздуховода, и принимают их другими кольцевыми участками, причем участки а возбуждения и приема акустически изолируют друг от друга. малая площадь излучателей и приемников, также приводящая к потерям чувствительности.

Известен способ измерения скорости газовоздушного потока, заключающийся в излучении и приеме акустических волн в цилиндрическом воэдуховоде, сравнении характеристик излученных и принятых волн и по результатам сравнения определении скорости газовоздушнаго потока.

Недостатками известного способа являются малые чувствительность и точность. обусловленные рассеиванием акустических сферических волн на границах излучатель— воздуховод, воздуховод — приемник, затуханием их в стенках воздуховода, а также трудность осуществления акустической изо1682590

55 ляции между излучателем и приемниками, что приводит к невозможности достоверного контроля скорости гаэовоздушного потока в горных выработках, Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений в горных выработках эа счет исключения влияния воздуховода на азроакустическое поле газовоздушного потока, Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения скорости газовоздушного потока, заключаю цемся в излучении и приеме акустических волн в цилиндрическом воэдуховоде, сравнении характерисТМК излученных в принятых волн и по результатам сравнения определении скорости газовоздушного потока, излучают акустические волны, которые трансформируют в измерительном воэдуховоде в плоские, путем возбу>кдения кольцевых участков цилиндрического воздуховода и принимают их другими кольцевыми участками, причем участки возбуждения и приема акустически изолируют друг от друга.

На чертеже представлена одна иэ возможных схем реализации предлагаемого способа, Схема включает цилиндрический воздуховод ";, который состоит из излучающего кольцевого участка 2, приемных кольцевых участков 3 и 4, выполненных, например, из пьезокерамики, и разделенных акустическими изоляторами 5 и 6. Времяизмерительная часть 7 схемы включает генератор 8, выход которого соединен с излучающим кольцевым участком 2, усилители 9 и 10, входы которых соединены с приемными кольцевыми участками 3 и 4, а выходы с входами фазового детектора 11, выход которого подключен к индикатору 12, Способ осуществляют следующим образом, Генератор 8 вырабатывает синусоидальное напряжение, которым возбуждается излучающий KoflbLjBBoA участок 2.

Последний излучает непосредственно во внутреннее пространство воздуховода 1 и, соответственно, в измеряемый газовоздушный поток акустическу>о цилиндрическую волну. Эта волна попадает в измеряемый газовоздушный поток беэ затухания и рассеивания и, проходя по воздуховоду, формируется в акустическую

40 плоскую волну, скорость распространения которой зависит от скорости гаэовоэдушного потока. Прошедшую по воздуховоду 1 акустическую волну принимают приемными кольцевыми участками 3 и 4. Излучающий 2 и приемные 3 и 4 кольцевые участки не нарушают конфигурацию воздуховода и тем самым не создают дополнительных аэродинамических сопротивлений. Поперечные акустические волны, возникающие при возбуждении излучающего участка 2 и излучаемые вдоль оси воздуховода в его стенки, поглощаются акустическими изоляторами 5 и 6, выполненными в виде колец, которые являются частями воздуховода 1. Принятые приемными кольцевыми участками акустические волны преобразуются в электрические колебания и поступают соответственно на усилители 9 и 10, где они усиливаются, после чего поступают на фазовый детектор

11, который сравнивает фазы принятых сигналов и вырабатывает постоянное напряжение, пропорциональное разности фаз, которое фиксируется индикатором 12. Так, например, использованы в качестве излучающего и приемных кольцевых участков кольца из пьезокерамики LITC-19 со средним диаметром 15 мм, в качестве акустических изоляторов использованы кольца, изготовленные иэ акустически непрозрачного материала "Эладент". Пьезокерамическое кольцо возбуждалось синусоидальным напряжением с частотой 60 кГц и напряжением 5 В, После прохождения по воэдуховоду расстояния в 33 мм (база измерения) сигнал на приемниках равнялся 10 мВ, что минимум в 3 раза повышает чувствительность приема по сравнению с известным способом.

Устройство, поясняющее способ, позволяет осуществить локальный контроль скорости гаэовоздушного потока, но при изготовлении цилиндрического излучателя, равного диаметру горной выработки, появляется возможность интегральной оценки скорости газовоэдушного потока в горной выработке, где эпюра скоростей газовоздушного потока не бывает идеальной и может существенно меняться во времени, что приводит к черезмерной погрешности определения расхода воздуха в горных выработках.

Составитель И,Назаркина

Редактор И.Горная Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 3393 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101