Способ измерения температуры газа или жидкости

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< и 678343

Союз Советских

Социалистических

Республик (61} Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21,09.77 (21) 2527750/18-10 с присоединением заявки Ж— (23) Приоритет(51)М. Кл.

G K 13/02 г

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 050879. Бюллетень Н9 29 (53) УДК536. 53 (088. 8) Дата опубликования описания 05.08.79 (72) Авторы изобретения

Б.H.Àðñåíüåâ и Г.Б.Парфенов (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ изобретение относится к области термометрии, например к измерению температуры газового потока в реактивном двигателе.

Известны способы измерения темпера- туры газа или жидкости, основанные на введении в измеряемую среду дат= чиков температуры (1) . Однако датчики температуры имеют заметную инерционность и искажаю температурное

10 поле и змер яемой среды, что явля ется источником существенной погрешности измерения. Известны также способы измерения температуры газа или жидкос= ти, основанные на регистрации скорости15 прохождения yëüòðàçâóêoâoé волны в измеряемой среде (2). Зти способы позволяют практически беэынерционно измерять температуру газа Или жидкости, а приемный и передающий зонды располагать с обеих сторон измеряемого объекта, поэтому они не вносят искажений в измеряемый поток. Однако известными способами можно измерять только среднюю температуру газа или жидкости, что не позволяет опреде лять с требуемой точностью температуру отдельных эон в контролируемся среде. Наиболее близким по техничес" ,кой сущности к изобретению является способ измерения температуры жидкостк или газа, основанный на регистрации скорости распространения ультразвуковой волны в измеряемой среде (3).

Однако и этот способ не позволяет с требуемой точностью измерять температуру среды в эадайной зоне и определять распределение температуры в измеряемой среде, так как обеспечивает измерение только средней температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения, для чего ультразвуковую- волну излучают непрерывно и ее распространение в измеряемой среде фотографируют теневым ме- тодом, по фотоснимку определяют дли» ну волны, измеряя расстояние между уплотнениями среды в ультразвуковой волне, а температуру вычисляют по формуле (X) KR где < — длина волны в одной из (х1 точек среды с координатой ху

f - частота ультраэвуковьас колебаний;

К - коэффициент Пуассонами

R - универсальная газовая постоянная..

678343

На чертеже показано устройство для осуществления, предложенного способа.

Оно содержит излучающую 1 и приемную 2 части прибора для теневой фотографии (3- плоская ультразвуковая волна), генератор 4 ультразвуковых колебаний, пьезоэлектрический излучатель 5, турбореактивный двигатель 6 и оптически прозрачные окна 7, От ультразвукового генератора 4 электрическое напряжение подается на пьезоэлектрический излучатель 5, преобразующий электрические колебания в механические. Образовавшаяся ультразвуковая волна излучается неп1рерывйо и распространяется в исследуемом газовом потоке со скоростью звука (стрелкой показано направление ее распространения).

Регистрирующая часть устройства состоит из излучающей части 1 прибора для теневой фотографии и его приемной части 2, поэовляющей получать на фотографии распространяющуюся в измеряемой среде ультразвуковую волну. Обе части прибора защищены от измеряемой среды окнами 7.

В излучающей части прибора 1 установлен импульсный источник света с продолх:ительностью импульса около 1 мкс, что позволяет регистрировать бегущую ультразвуковую волну в измеряемой среде. На фотоснимках получают картийу распределения сжатий и разряжений среды в ультразвуковой волне, которые изображаются в виде чередующихся темных и светлых полос. Длина волны равна расстоянию между темными или, что то же самое, светлыми полосами измеренному по нормали к фронту волны.

Таким образом, измеряя это расстояние, получают значение длины волн в направлении, перпендикулярном к фронту волны. Длина волны однозначно свя зана со скоростью звука и частотой ультразвуковых колебаний

С ,1 =

Где Л - дилна волны; — частота

С - скорость звука.

Зная состав газа, частоту ультразвука, а также считая газ идеальным, .рассчитывают температуру в заданной точке среды по формуле2 2 ((х J f (х) КВ где (х - длина волны, измеренная в одной из точек среды с координатой (Х),направленная по нормали к фронту ультразвуковой волны;

" частота ультразвуковых

5 колебаний;

К - коэффициент Пуассона

R - универсальная газовая постоянная.

Подсчитав значение температуры для

10 требуемого числа точек с различными координатами, строят распределение температуры в измеряемой среде.

Таким образом, предложенный способ позволяет с повышенной точностью

f5 определять темпераутру в любой точке среды на основании проведенного подсчета значений температуры в нескольких точках строить графически профиль (распределение) температуры в исследуемом газе или жидкости.

Формула изобретения

Способ измерения температуры газа или жидкости, основанный на регистрации скорости распространения ультразвуковой волны в измеряемой среде, . отличающийся тем, что, 30 с целью повышения точности иэмереHHR ультразвуковую волну излучают непрерывно и ее распространение в измеряемой среде фотографируют теневым методом, затем по фото"нимку определя35 ют длину волны, измеряя расстояние между уплотнениями среды в ультразвуковой волне, а температуру вычисляют по формуле

Т (Х) ) и

40 (Х) KR где Л<х - длина волны в одной из точек среды с координатой (х);

f — частота ультразвуковых колебаний;

К вЂ” коэффициент Пуассона;

R — универсальная газовая постоянная.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 201725, кл. G 01 К 13/02, 1965.

2. Патент CtGA М 3534609, кл. G 01 К 11/24, 1970 °

3. Патент СИА Р 3885436, S5 кл, G 01 К ll/24ñ 1975 °

678343

Составитель А.Тереков

Редактор Л.Тюрина Техред N. Петко Корректор М.Вигула

Заказ 4559/30 Тираж 7бб Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмтий

ll3035, Москва, Ж-35, Рауиская наб.,д.4/5

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