Способ измерения скорости газового потока низкой плотности

 

Я ъя, Оп ИСА ""%

-;,. ь ц7ь17659

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 \ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240778 (21) 2648479/18-10 (51) М. Кл.

G 01 Р 5/00 а 01 Р З/S4 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 2Û2,,80. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 2 502.80 (53) УДК 5з1. 7: б21.

° 317. 39 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ñ.Håõîðoøåâ и Б.К.Сухомлинов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ГАЗОВОГО ПОТОКА низкой плотности

Изобретение относится к области .аэродинамики и может быть применено для измерений на аэродинамических трубах и установках- непрерывного, действия.

Классический способ измерения скорости газового потока низкой цлотности заключается в измерении времени прохождения заданного расстояния некоторой искусственно созданной в исследуемом газовом потоке неоднородности.

Известен способ (1), использующий двойной электрический зонд для фикса-1с ции момента пролета ионной меткой заданного расстояния, недостатком которого является воздействие электрического зонда на скорость движения метки.

Также известен способ (21 для одновременного измерения скорости сразу на нескольких базах в стационарных и высокотемпературных потоках, в которых ионизацию электронным лучом про- 2g изводят последовательно в необходймом количестве сечений в направлении против потока, а скорость его определяется по расстоянию между плоскостями ионизации и времени пролета этих расстояний ионными метками, которое получают с помощью одной плоскости преобразования, вынесенной за пределы исследуемой области вниз по потоку;, Одн ако указ анным способом и эмерения скорости газового потока низкой плотности и, в частности, последнему, присущи два существенных недостатка!

1. Низкий уровень электрического сигнала, получаемый в плоскости преобразования от пролетающей ионной метки, обусловленный малой степенью ионизации, что затрудняет использование способов при низких давлениях в газовых потоках.

2. Куполообразная форма сигнала, которая, во-первых, ограничивает диапазон измерения скорости и не позволяет повысить локальность ее измерения на малых базах, а, во-вторых, не обеспечивает точный отсчет времени пролета ионной метки .

Целью изобретения является расширение диапазона измерения скорости, повышение точности и локальности измерений.

Эта цель достигается тем, что импульсную ионизацию газа во второя чЛнеитааь =а:-.ч-.-.-, а и +- е т

7659 4

На фиг. 1 представлено геометри-, " .ческое "плоложение потока газа и плоскостей ионизации и преобразования; на фйг. 2 "-" "временнике диаграммы элект рических сигналов; на фиг, 3 — "пртймер блок-схемы устройства," реализующе71 ф;".".". а." -".яд:;." .! лл т й:йл1та «МЗЛа л ъ ЛааМяя! аеа еЫФЫ ЙФат-".;. -. . " и Йоследфоййх" niiocRbñòÿõ фоизводят

"" "по пбтоКУ" в мосомейт ВрЕмелнтй =йфБбждсЕсняя ч рез них ионной метки, обра зовайной вс- перовой плоскостй"йойМ%а"=" . IN ПРИ"ATOM "УПОМтЯНт УтйЕ" ЙУМЕйти ВРЕ " eHH "определяют по наибольшей амплитуде и наименьшей длительности элект=ф йческ бт о""си гн 83I а, с ббт в етств ую51бт о

" = ЙР8ХОжДЕйИЮ HOHHoé МЕтКИт ЧЕаРЕЗ КОНт-"=ролсьную плотсксость-, а отсчет времени

- "прохождения ионной меткой исследуемого участка потока газа, ограниченного плоскосФяй ""йониз ации, производят неплосслредтлстваенно по раэности моемт ейтов

"= йретмени "йоиниэ аций в" них" газбвого потока. го предлагаемый способ.

ЭлеКттротннйЫ лучбм HMIIghicHo йроиз" "" =водлят =ЙВЙи Мй1июо "пчотиокла т ганза "айослнедоВаотЕЛЬйО "ВНИЗ IIO" ПОтОКУ В ПЛОСКОСТЯХ

П, П ......, П„ фиг.

На эпюре а фиг. 2 покабанй""элеткттрическйе""сигналы;- -соеответсувутю Ке" моменФФГИФизйцйи "газ osor o". !oTyo éа

В, ПЛоскостях IIj л,; ° °, a -Йан эпюре б — электрические сигналы, по— лучаемые в плоскости преобраъ ованил.

Образовавшаяся B плоскости П,, ионная метка . сносит ся потоком " газа.

В мбмент" времени прохождения . йтонтнлоетй метки через плоскость П в последней производя т ионЖз"атыйю газа. B" реозтуль,Фйте" МФейейь йоййзации

" потока в" плоскости П " ваотзрчнанстает, а количество ионных меток на йс. следуемом участке газа, ограничен-ном IIJIocKocTJIMH II u II останется неизменным и равнйм едйнйце, При подходе ионной метки к тРЕтЬЕй, ЧЕтлВЕтРтОй й=т. Д.". ййбСКбСстJIyM

Ионизации происходит аналогичное яв ление, т. e IIp îèsBoäHTñÿ от,сечения к сечению подпитка ионной метки,Следует заметить, что при бесконечном увеличении плоскостей ионизации подпитка получается непрерывной, а -СкоростЬт"двйжейияс этлчектронного лу ча совпадает. со скоростью потока.

В pesyJII TaTe через плоскость преобразования П прохтоцйт Етййнстсвенная. ион ная метка, которая IIpeogpasyется в. единственный элеКтрический сигнал б фиг. 2" за одйн" цйкл йиэамел= рений. КриТерием совпадения метки челев плоскость ионнаалии янляится тнанООЛъаиее таначентйее амйль туч аа и наименьшая величина MHTeJiiHocTи сНгнала (э-гдора а фиг. 2) .. .*:.т

В этом случае время между после"довательными ионизирующими импуль=

Самн СООтвеЕт ттствтуесТ" апрохОеЖдтеййю н ионной меткой определенных расстояний млежду плотскостями ионизации.

Поскольку оба этих параметра — вре " " мя "йа расслтоФ(йе = известные, не йредставляет трудности определить скорость на различных участках исследуемого потока газа.

Как вйдно из сущности способа, определение времени прохождения ионной меткой заданного расстоя )р. ния-между""плоскостями ионизации сводится к определению величины соответствуюших временных интервалов

Между сформйрованйыми тактовыми электjpHzecKHMH импульсами (эпюра а фиг. 2), 15 что может быть выполнено просто и с высокой точностью, например, с помощью счетной техники.

Определение совпадения моментов времени прохождения ионной меткой щ плоскостей П,, П,...П„ H MoMeHToB, времени ионизаций в них газового потока по наибольшей амплитуде и наименьшей 9п тельностй электрического сиспйала," получаемого в плоскости преобразования П,-осуществимо с большей точностью; поскольку возможно измерение с большой точностью амплитуды напряжения. Это приводит к повышению точности измерения. Увеличенная амплитуда электрического сигнала в плоскости преобразования, обусловленная двух- и более кратной подпит- . кой первоначальной ионной метки, oifIJeJIеляет""возможность применения способа "При исследовании разреженных

35 потоков газа постоянной скорости.

Пот вйшенная локальность достигается за счет возможности установки мини"" мального расстояния между двумя плоскоСтями"аиойизацйй, равного нескольким

Щ "дйаметрам электронного пучка.

На фиг. 3 представлена блок- схема устройства, реализующего:данный споСО6.

Устройство содержит датчик частоты

45 модуляции 1," генератор пачек импульсов 2, схемы регулируемой задержки вртемейи 3; формирователь пачек импульсов 4, электронно-лучевую пушку

Ъ, фортмитрай атель ступенчатого напряжения 6, отклонящую систему с элект50 ромагнитной лийзой 7, датчик проводимости потока 8, индикатор 9 и из " меритель временных интервалов 10. Принцип действия устройства заключается в следующем . Сигналы датчика

55 частоты модуляции 1 поступают на ге-. нератор пачек импульсов, 2, выходные импульсы которого, задержавшись схемой 3, преобразуются до необходимой длительности и амплитуды в формирова60 теле 4, а затея-поступают на электронно-лучевую пушку 5, вызывая появление ее луча.

Импульсы генератора 2 поступают также на форйирователь ступенчатого напряжения 6, сигналы KQToporo, Bos717659

Формула изобретения

5 действуя на отклоняющую систему с электромагнитной линзой 7, осуществляют точное геометрическое положение плоскостей ионизации последовательно вниз по потоку.

Образовавшаяся в потоке газа ионная метка при достижении датчика проводимости 8 обуславливает--- .появление на его выходе электрического сигнала, который регистрируется на экране индикатора 9.

С помощью схем регулируемой задержки времени 3 добиваются наибольшей амплитуды и наименьшей длительности сигнала на индикаторе 9, а затем регистрируют время между импульсами (фиг. 1) с помощью измерителя временных интервалов 10. По найденному времени и расстояниям между соответствующими плоскостями ионизации,:пропорциональным перепаду ступенчатого напряжения формирователя 6, опреде- 20 ляют скорость газового потока.

Таким образом, многократная подпитка ионной метки эквивалентна использованию электронной пушки с боль- шим током пучка, которую не всегда можно применить, и в первую очередь из-за большого диаметра ее луча, позволяет увеличить уровень электрического сигнала от ионной метки и, следовательно, производить измерение скорости потоков с пониженным давлением.

Что касается куполообразной формы электрических импульсов, получаемых при преобразовании ионной метки и длительности этих сигналов, то теперь они значения не имеют, так как операции с ними сводятся к определению наибольшей амплитуды в относительных единицах (т.е. производится не измерение, а сравнение амплитуд), иэмерение же времени пролета базы производится по измерению времени между тактовыми импульсами, которое может быть измерено. электронным способом с высокой точностью, Способ измерения скорости газового потока низкой плотности, основанный на импульсной ионизации газа электронным пучком в двух или нескольких плоскостях, перпендикулярных потоку, с последующей регистрацией времени прбхождения ионной меткой этих расстояний с помощью контрольной плоскости, вынесенной эа пределы.исследуемого участка потока газа, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения скорости, повышения точности и,локальности измерений, импульсную ионизацию газа во второй и последующих плоскостях производят по потоку в момент времени прохождения через них ионной метки, образованной в первой плоскости ионизации, при этом упо-. мянутые моменты времени определяют по наибольшей амплитуде и наименьшей длительности электрического сигнала, соответствующего прохожденйю ионной метки через контрольную плоскость, а отсчет времени прохождения ионной меткой, исследуемого участка потока газа, ограниченного плоскостями ионизации, производят непосредственно по разности моментов времени ионизации в них газового потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 248358, кл. G P 5/00, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 340968, кл. G 01 P 5/00, 1970 (прототип) Ie

717659

Составитель М.Хаустов

Редактор Л.Бибер Техред М„Келемещ Корректор Г.Назарова

Заказ 9832/б1 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

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

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