Способ определения составляющих скорости течения жидкости или газа

 

i! I

Сщоа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.03.78 (21) 2585189/18-10 с присоединением заявки Ме (51) М. Кл.

G 01Р 5/00 сУд р тееииый комитет (23) Г1риоритет

СССР по делам изобретейий и открытий (43) Опубликовано 28.02.80. Бюллетень М 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.80 (53) УДК 531.7:621. .317.39 (088.8) (72) Авторы изобретения А. И. Жданов, Е. Б. Кудашев„Л. А. Решетов и А, Г. Строчило (71) Заявитель Северо-Западный заочный политехнический институт (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ СКОРОСТИ

ТЕЧEHИЯ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

Изобретение относится к техническим средствам океанологии, океанографии и может быть использовано также в технической гидромеханнке и физике атмосферы, Известны способы определения скорости 5 течений: при помощи вертушки, гидроакустических средств, доплеровский метод (1).

Недостаток этих способов состоит в том, что они позволяют определять скорость течений только непосредственно вблизи места lo установки измерительного преобразователя.

Известен также способ определения составляющих скорости течения, заключающийся в излучении акустических сигналов, приеме эхо-сигналов объемной и донной 15 реверберации, измерении мгновенного значения разности частот донной и объемнои реверберации и определении составляющих скорости течения (2).

Однако при осуществлении такого спосо- 20 ба скорость определяется с значительной погрешностью из-за статистической природы реверберации н флуктуаций отраженно. го сигнала. Недостатком способа является также необходимость измерять частоту донной реверберацнп, что ограничивает предельную глубину применения способа и вызывает неоправданное увеличение излучаемой акустической мощности.

Цсль изобретения — повышение точности определения малых скоростей течения, не совпадающих с направлением излучения.

Для достижения поставленной цели измеряют функцию взаимной корреляции сигнала, принятого двумя разнесенными приемниками звукового давления, определяют голожение максимума функции взаимной корреляции н по знаку и величине смещения максимума определяют составляющие скорости течения.

На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществления способа и показан принцип измерения скорости течсния.

Генератор 1 соединен с акустическим излучателем 2, приемный тракт содержит два приемника 3 звукового давления, выходы которых соединены с коррелятором 4.

Скорость течения определяется следующим образом. Акустический излучатель 2 после возбуждения его генератором 1 создает в области измеряемого течения звуковое поле. Акустический сигнал, прошедший течение, принимается парой преобразователей 3 звукового давления и измеряется коррелятором 4, вычисляющим функцию взаимной корреляции R (т), где т — вре1

3 с и

718787

Формула изобретения

1

Составитель М. Хаустов

Техред В. Серякова

Редактор Т. Рыбалова

Корректор В. Дод

Заказ 2922/9 Изд, Мо 172 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2 менная задержка между приемниками. При симметричном положении приемников 3 относительно фронта звуковой волны, распространяющейся со скоростью v2, задержка времени отсутствует т=О. Это условие выполняется при отсутствии течения и расположения приемной поверхности преобразователей 3 нормально относительно фронта звуковой волны, что обеспечивается при калибровке устройства.

Если скорость течения vI не равна нулю, то положение максимума функции взаимной корреляции смещается на коррелограмме относительно нулевой точки отсутствия временной задержки. Смещение максимума на величину возникает из-за рассеяния звука на случайных неоднородностях течения, приводящее к развороту фронта звуковой волны в направлении скорости течения.

Новое положение вектора переноса звукового поля оз определяется по правилу сложения векторов (показано на чертеже); относительно вектора скорости звукового поля при наличии течения вектор v3 сдвинут на угол а, это и приводит к смещению максимума взаимной корреляции на коррелограмме.

По величине и знаку смещения максимума определяется скорость течения. Для вычисления горизонтальной составляющей скорости используется формула

2 2

v) т

4 где d — расстояние между приемниками 3.

Определение других составляющих скорости течения проводится по этому способу аналогично путем размещения ортогональ5 ной пары преобразователей звукового давления относительно исходной пары 3.

Способ определения составляющих скорости течения жидкости или газа, основанный на излучении, приеме акустических сигналов двумя разнесенными приемника15 ми звукового давления и определении составляющих скорости по изменению параметров принятого сигнала, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью повышения точности определения малых скоростей течения, не

20 совпадающих с направлением излучения, измеряют функцию взаимной корреляции сигнала, принятого двумя разнесенными приемниками звукового давления, определяют положение максимума функции вза25 имной корреляции и по знаку и величине смещения максимума определяют составляющие скорости течения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

30 1. Маклаков А. Ф. и др. Океанографические приборы. Л., Гидрометеоиздат, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 538597, кл. G 01Р 5/00, 1975 (прототип).