Способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва

 

Изобретение предназначено для использования в измерительной технике для измерения в импульсных потоках. Способ заключается в выделении теплового излучения частиц, измерении интенсивности светового излучения частиц в сечениях, задаваемых фотоприемниками, расположенными вдоль потока частиц на известном расстоянии друг от друга и определяющими границы участка измерения скорости частиц, а также определении интенсивности потока частиц по интенсивности светового излучения, плотности потока частиц по разности интенсивностей потока частиц в сечениях, задающих границы участка измерения скорости частиц, при этом скорость частиц находят как отношение интенсивности потока частиц во входном сечении участка измерения скорости частиц к плотности потока частиц на участке измерения скорости частиц в соответствии с выражением, приведенным в описании. За счет дополнительного определения скоростей одинаковых порций частиц в произвольный момент времени повышается точность. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения скоростей частиц в импульсных потоках при детонационном напылении покрытий и сварке взрывом Известен способ определения скорости частиц в продуктах детонации, основанный на визуализации движущихся частиц в потоке, регистрации треков частиц на фотопленке путем установки экрана в потоке под углом от 1 до 60 градусов к его направлению и обработке результатов измерений [1].

Недостатком описанного способа является недостаточная достоверность измерений, возникающая из-за возмущающего действия экрана при торможении и повороте частиц вдоль него.

Наиболее близким к изобретению (прототипом) является способ определения скорости импульсного аэродисперсного потока, заключающийся в том, что через импульсный аэродисперсный поток в двух сечениях, задаваемых фотоприемниками, расположенными вдоль потока на известном расстоянии друг от друга и определяющими границы участка измерения скоростей, пропускают световое излучение, измеряют его относительную интенсивность после прохождения через импульсный аэродисперсный поток за период впрыска этого потока, а скорость движения импульсного аэродисперсного потока определяют отношением базового расстояния между двумя сечениями к интервалу времени транспортировки импульсного аэродисперсного потока через эти сечения [2].

Недостатком способа является низкая точность определения скоростей, так как высокотемпературный гетерогенный импульсный поток является объектом излучения светового потока, в результате этого возникает неоднозначность в измерении интенсивности светового потока.

Сущность предлагаемого способа определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва заключается в том, что в высокотемпературном гетерогенном импульсном потоке оптическими средствами выделяют тепловое излучение частиц и измеряют интенсивность светового излучения частиц в сечениях, задаваемых фотоприемниками, расположенными вдоль потока частиц на известном расстоянии друг от друга и определяющими границы участка измерения скорости частиц, определяют интенсивность потока частиц по интенсивности светового излучения, плотность частиц по разности интенсивностей потока частиц в сечениях, задающих границы участка измерения скорости частиц, а скорость частиц определяют как отношение интенсивности потока частиц во входном сечении к плотности частиц на участке измерения скорости частиц в соответствии с выражением при этом минимальный интервал времени измерения скорости частиц соответствует времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц: где j - номер сечения потока, соответствующий выходному сечению измерительного участка, изменяющийся от i+1 до N; N - количество фотоприемников, равное числу сечений потока; i - номер сечения потока, соответствующий входному сечению измерительного участка, изменяющийся от 1 до N-1; L - базовое расстояние между соседними фотоприемниками; i(t) - интенсивность потока частиц в i-ом сечении потока;
j(t) - интенсивность потока частиц в j-oм сечении потока;
t - произвольный момент времени измерения скорости частиц;
t - минимальный интервал времени измерения скорости частиц, соответствующий времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц.

Технический результат - повышение точности за счет дополнительного определения скоростей одинаковых порций частиц в продуктах детонации и взрыва в произвольный момент времени.

Предлагаемый способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства для определения скоростей частиц, реализующего этот способ.

Устройство для определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва содержит генератор 1 с высокотемпературным гетерогенным потоком 2, оптическую систему 3 с оптическим фильтром, которая проецирует изображение движущегося гетерогенного объекта на линейную матрицу 4 фотоприемника пироэлектрических преобразователей, состоящую из N элементов. Выходы линейной матрицы 4 соединены с входами блока интегрирования 5, состоящего из N элементов, выходы которого подключены соответственно к входам N блоков компараторов 6, каждый из которых состоит из N компараторов. Выходные линии блоков компараторов 6 являются входными для коммутатора 7, переключающего входные линии в количестве NN на выходные в количестве 2N. Выходные линии коммутатора 7 соединены с входами блока таймеров 8, содержащего N элементов, каждый из которых имеет два входа и один выход. Выходы блока таймеров 8 и блока задания границы участка измерения скорости частиц 9 соединены с входами блока деления 10. Выход генератора 1 дополнительно связан с блоками 5 и 7, а выход блока 9 - с блоком 7.

Устройство для определения скорости частиц в продуктах детонации и взрыва работает следующим образом.

Импульсный генератор 1 высокотемпературного гетерогенного потока 2 в момент начала истечения струи вырабатывает сигнал, обнуляющий интеграторы 5. Высокотемпературный гетерогенный поток 2, вырабатываемый генератором 1, с помощью оптической системы 3, выделяющей тепловой спектр излучения частиц, проецируют на линейную матрицу 4 фотоприемника пироэлектрических преобразователей. После преобразования падающего излучения в электрические сигналы, прямо пропорциональные интенсивности светового излучения, схема опроса линейной матрицы 4 снимает электрические сигналы Ui и подает на блок интегрирования 5, выходные сигналы которого являются входными для блоков компараторов 6, вырабатывающего сигналы включения и остановки отсчета времени блока таймеров 8, синхронизируемого импульсным генератором 1. Сигналы от блоков компараторов 6 поступают к блоку таймеров 8 через коммутатор 7, соединяющий входные линии элемента блока таймеров 8 с выходами элементов блоков компараторов 6 под управлением блока 9. Длительность выходного сигнала блока таймеров 8 однозначно соответствует времени пролета порции частиц сечений, задающих границы участка измерения скорости частиц. Выходные сигналы с блока таймеров 8 подают на блок деления 10, на второй вход которого заводится сигнал с блока задания границы участка измерения скорости частиц 9. Результат деления блока 10 даст регистрируемую скорость порции потока частиц в данный момент времени.

Способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва осуществляется следующим образом. В исследуемом потоке частиц оптической системой 3 выделяют тепловой спектр излучения частиц. Затем падающее излучение с помощью линейной матрицы 4 преобразуют в электрические сигналы Ui, прямо пропорциональные полному потоку регистрируемого излучения в полосе пропускания фотоприемника пироэлектрического преобразователя линейной матрицы 4, в соответствии с выражением

где Ui(t) - выходной сигнал элемента линейной матрицы 4;
i - номер элемента линейной матрицы 4, соответствующий сечению потока частиц, задающего границу участка измерения скорости частиц;
SUo - чувствительность элемента линейной матрицы 4;
m - количество частиц, прошедших через сечение i в текущее время;
Il - мгновенное значение фототока элемента линейной матрицы 4;
Icp - среднее значение тока элемента линейной матрицы 4;
k=const - константа преобразования;
i(t) - интенсивность потока частиц.


тогда

Так как для гидродинамики сжимаемого потока выполняется условие непрерывности:
i(t) = Vi(t)i(t), (6)
а плотность потока частиц на участке измерения скорости частиц соответствует условию

то скорость потока частиц находят из выражений (6), (7) при выполнении условия (2):

где j - номер сечения потока, соответствующий выходному сечению измерительного участка, изменяющийся от i+1 до N;
N - количество фотоприемников, равное числу сечений потока;
i - номер сечения потока, соответствующий входному сечению измерительного участка, изменяющийся от 1 до N-1;
L - базовое расстояние между соседними фотоприемниками;
j(t) - интенсивность потока частиц в j-ом сечении потока;
i(t) - интенсивность потока частиц в i-ом сечении потока;
t - произвольный момент времени измерения скорости частиц;
t - минимальный интервал времени измерения скорости частиц, соответствующий времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц,
Таким образом, сигнал, переданный с линейной матрицы 4 на блок 5, интегрируется и с помощью блоков компараторов 6 разбивается на сигналы, соответствующие одинаковым порциям частиц, проходящих через сечение. Последовательность сигналов, полученных с помощью элементов блоков компараторов 6 и соответствующих сечениям, задающим границы участка измерения скорости частиц, подаются на блок таймеров 8. При прохождении порции частиц через входное сечение, задающее границу участка измерения скорости частиц, соответствующий элемент блоков компараторов 6 запускает элемент блока таймеров 8 на отсчет времени пролета порции частиц участка измерения, а второй - соответствующий выходному сечению - останавливает при прохождении одинаковой порции частиц через выходное сечение, что соответствует условию (2). Выходная величина поступает на блок деления 10, где происходит деление величины, равной длине участка измерения, задаваемой блоком задания границы участка измерения скорости частиц 9, на величину, полученную с блока таймеров 8 и соответствующую минимальному интервалу времени измерения скорости частиц, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц, что соответствует условиям (1) и (8).

Преимуществом данного способа является повышение точности за счет дополнительного определения скоростей одинаковых порций частиц в продуктах детонации и взрыва в произвольный момент времени.

Источники информации
1. Способ определения скорости частиц в продуктах детонации: Авторское свидетельство СССР 932401, MKИ G 01 P 3/36, А.А. Гончаров, В.Е. Неделько, Ю. П. Федько, опубл. 30.05.1982, бюл. 20.

2. Способ определения скорости импульсного аэродисперсного потока: Патент Российской Федерации 2147749, МПК6 G 01 Р 5/18, 20.04.2000 (прототип).


Формула изобретения

Способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва, заключающийся в измерении интенсивности светового излучения в сечениях, задаваемых фотоприемниками, расположенными вдоль потока частиц на известном расстоянии друг от друга и определяющими границы участка измерения скорости частиц, отличающийся тем, что интенсивность потока частиц определяют по интенсивности светового излучения при выделении теплового излучения частиц, плотность потока частиц - по разности интенсивностей потока частиц в сечениях, задающих границы участка измерения скорости частиц, а скорость частиц находят как отношение интенсивности потока частиц во входном сечении участка измерения скорости частиц к плотности потока частиц на участке измерения скорости частиц в соответствии с выражением

при этом минимальный интервал времени измерения скорости частиц соответствует времени, необходимому для переноса через сечения, задаваемые фотоприемниками, одинаковых порций частиц

где j - номер сечения потока, соответствующий выходному сечению, задающему границу участка измерения скорости частиц, изменяющийся от i+1 до N;
N - количество фотоприемников;
i - номер сечения потока, соответствующий входному сечению, задающему границу участка измерения скорости частиц, изменяющийся от 1 до N-1;
L - базовое расстояние между соседними фотоприемниками;
i(t) - интенсивность потока частиц в i-м сечении потока;
j(t) - интенсивность потока частиц в j-м сечении потока;
t - произвольный момент времени измерения скорости частиц;
t - минимальный интервал времени измерения скорости частиц, соответствующий времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении направления и величины вектора скорости потока, например, на летательных аппаратах

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении направления и величины вектора скорости потока газа или жидкости, например, на летательных аппаратах

Изобретение относится к системе для определения характеристик набегающего на поверхность транспортного средства потока текучей среды

Изобретение относится к ультразвуковой технологии измерения расхода, в частности к ультразвуковому многоканальному устройству, предназначенному для измерения расхода в тех местах, где имеется распределение скоростей в потоке газа или текучей среды, имеющее аномальный или сложный характер, в трубе, а также в трубе или трубопроводе большого размера

Изобретение относится к экспериментальной газодинамике и может быть использовано при исследовании высокотемпературных струйных течений "газ-инерционные частицы" в процессах газотермического нанесения покрытий

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении скорости проходящей ударной волны

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения кинематических параметров газового потока, например скорости

Изобретение относится к радиационной безопасности АЭС и предназначено для измерения метеопараметров в составе автоматизированной системы контроля радиационной обстановки (АСКРО), а также к экспериментальной метеорологии, газодинамике и электродинамике сплошных сред

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике импульсных дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для оценки скорости топливо-воздушной струи при впрыске топлива

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике импульсных дисперсных потоков и может быть использовано в двигателестроении для оценки скорости топливовоздушной струи при впрыске топлива

Изобретение относится к области геофизических исследований действующих нефтяных скважин и может быть использовано для определения скорости потока жидкости в скважине

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в гидрометеорологии для измерения профилей скорости звука и профилей скорости ветра в атмосфере и течения в водных потоках. Технический результат - возможность одновременного измерения профиля составляющих горизонтального вектора скорости потока и профиля скорости звука в среде и повышение точности измерений скорости потока и пространственной "привязки профиля скорости потока. Сущность: используют четыре акустических преобразователя, размещенных полярно на одной диагонали в горизонтальной плоскости в первой и второй, и в третьей и четвертой вершинах квадрата, и цепочку n акустических отражателей, размещенных последовательно на держателе на оси, перпендикулярной плоскости квадрата и проходящей через центр квадрата, ориентируют акустические преобразователи на цепочку отражателей так, чтобы все отражатели находились в области диаграммы направленности каждого из акустических преобразователей, формируют поочередные передачу и прием отраженных встречных импульсных акустических сигналов парами акустических преобразователей, расположенных на одной диагонали квадрата, фиксирую времена прихода последовательности сигналов, отраженных от цепочки отражателей, определяют ортогональные составляющие горизонтального вектора скорости потока и значения скорости звука по осям хну в слое между (i-1)-м и i-м отражателями по формулам где - времена прихода сигнала, излученного 1-м преобразователем.. отраженного соответственно (i-1)-м и i-м отражателями и принятого 2-м преобразователем; - времена прихода сигнала, излученного 2-м преобразователем, отраженного соответственно (i-l)-м и i-м отражателями и принятого 1-м преобразователем; - времена прихода сигнала, излученного 3-м преобразователем, отраженного соответственно (i-1)-м и i-м отражателями и принятого 4-м преобразователем; - времена прихода сигнала, излученного 4-м преобразователем, отраженного соответственно (i-1)-м и i-м отражателями и принятого 3-м преобразователем; - углы между горизонталью и направлением на соответственно (i-1)-й и i-й отражатели от каждого из преобразователей; l0- расстояние по оси x между 1-ми 2-м преобразователями и по оси у между 3-м и 4-м преобразователями;

Изобретение относится к измерительной технике и преимущественно предназначено для использования в системах контроля и измерения скорости и расхода жидких и газообразных продуктов. Оно может быть использовано при транспортировке топливных продуктов, в водоснабжении, медицинской технике, а также в океанографии при измерении скорости течений в морях и океанах. Технический результат изобретения -повышение точности измерения при контроле параметров потока. Точность измерения скорости потока можно повысить, зная скорость распространения звука в среде и величины задержек в электронных схемах и акустических преобразователях.

Изобретение относится к области измерительной и информационной техники. Устройство для измерения скорости газового потока содержит первый блок питания, соединенный выходом с первым плечом преобразователя скорости газового потока в напряжение, включающего в себя проволоку с током, при этом в него введены микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты, второй блок питания, усилитель и частотомер, причем второе плечо преобразователя скорости газового потока в напряжение через усилитель подключено к варактору микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход второго блока питания соединен с входом питания микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, выход последнего подключен к входу частотомера. Технический результат – повышение точности измерения скорости газового потока. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения температуры нестационарного газового потока, теплового импульса потока, скорости движения фронта теплового возмущения, зависимости скорости движения фронта теплового возмущения от расстояния до источника его возникновения. Заявлен регистратор температуры и скорости нестационарного газового потока, который содержит информационный датчик и блок измерения, который состоит из аналого-цифрового преобразователя, блока памяти, генератора тактовой частоты, N-аппаратно-программных каналообразующих модулей, микроЭВМ, аппаратно-программного модуля контроля внутренних питающих напряжений, блока измерения параметров окружающей среды, супервизора, радиотрансивера, com-порта, источника эталонных напряжений. При этом информационный датчик состоит из N-датчиков температуры, аналого-цифровой преобразователь является синхронным N-канальным, блок памяти энергонезависимым и перезаписываемым. Дополнительно введены приемопередатчик, персональная ЭВМ, при этом N датчиков температуры (N≥4) информационного датчика размещены перпендикулярно направлению движения фронта теплового возмущения на равных расстояниях R друг от друга, вход приемопередатчика соединен с первым выходом блока измерений, выход приемопередатчика соединен с входом персональной ЭВМ. 1 ил.
Наверх