Устройство для измерения параметров потока жидкости или газа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11885889 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 291279 (21) 2862244/18-10

Р11М КлР с присоединением заявки Мо

G 01 P 5/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 301181 Бюллетень й9 44 (5З) НЖ 532.574 (088.8) Дата опубликования описания 30. 11. 81

Г

Ю.Д. Вышков и Т. Г. Скубачевская (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена ОКтябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЫ1ETPOB

ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ РАЗА

Изобретение относится к приборостроению и, в частности, может быть использовано при аэродинамических и гидродинамических испытаниях.

Известно устройство для измерения поля скоростей потока, содержащее трубку Пито с манометром и приспособление для ее перемещения (1) .

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близко к предлагаемому также устройство для измерения аэродинамических параметров модели в потоке жидкости или газа, содержащее чувствительный ферромагнитный эле- 15 мент, взвешенный в исследуемом потоке в поле электромагнитов, -расположенных вне потока и связанных с оптическими датчиками положения (2).

Недостатком указанного устройства 29 является невозможность измерения поля скоростей потока.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения поля скорости 25 потока жидкости или газа.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем чувствительный сферический фер. ромагнитный элемент, взвешенный в из

2 ,меряемом потоке в поле трех электромагнитных подвесов с взаимно перпендикулярными осями, каждый из которых включает оптический датчик положения чувствительного элемента, соединенный через электронный усилитель с катушкой электромагнита, оптические датчики положения установлены с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной потоку, а в каждый электромагнитный подвес введены дополнительный источник света, оптически связанный с приемником оптического датчика положения,и электронный усилитель, соединяющий источник с цепью электромагнита.

На фиг.1 изображено устройство сечение продольной плоскостью; на фиг.2 — то же, поперечной.

Устройство содержит электромагниты 1, 2 и 3, оси которых взаимно перпендикулярны Электромагниты расположены вне измеряемого потока 4, протекающего в трубе 5, и обеспечивают бесконтактную подвеску в нем ферромагнитного шарика — чувствительного элемента 6 диаметром 0,5 — 1 мм.

Положение шарика относительно трех ортогональных осей координат контролируется оптическими датчиками поло885889 жения, включающими, лазерные источники и фотоприемники. При этом источник 7 и фотоприемник 8 расположены по оси з и закреплены на подвижной скобе 9, где также закреплен дополнительный источник 10 света, связанный с фотоприемником 8. Источник 11 и прием- < ник 12 расположены по оси у и закреплены на подвижной скобе 13, где также расположен дополнительный источ. ник 14 света, связанный с фотоприемником 12. Скобы 9 и 13 выполнены подвижными в плоскости, перпендикулярной исследуемому потоку. Источник света 15 и приемник 16 предназначены для.стабилизации чувствительного элемента 6 вдоль оси х. Дополнительный 15 источник 17 света связан с приемником 16. Источник 15, приемник 16 и дополнительный источник 17 тахже закреплены на скобе 13; Поскольку лучи источников 11 и 15 параллельны, рас- щ положены близко и перемещаются, не меняя взаимного положения относительно друг друга, то они формируются с помощью специальной оптической системы. Фотоприемники 8, 12 и 16 связаны через усилители 18, 19 и 20 с электромагнитами 2, 3 и 1, которые соответственно связаны через усилители 21, 22 и. 23 с дополнительными источниками света 10, 14 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения поля скоростей потока устройство тарируется в.неподвижном потоке. В процессе измерения лучи источников 7,, 11 и 15 света частично перекрываются чувствительным элементом 6 — шариком. При изменении степени перекрытия каждого из лучей меняется величина сигнала фотоприемника соответствующего луча. 4р

Сигнал каждого фотоприемника поступает на отдельный усилитель, регулирующий ток в обмотке электромагнита, удерживающего шарик в заданном положении вдоль одной из трех осей прост- 4 ранственной системы координат. Сила воздействия на шарик со стороны потока вдоль каждой из осей измеряется по величине изменения тока соответствующего электромагнита (после проведения тарировки). Для измерения поля скоростей потока чувствительный элемент удерживается во взвешенном состоянии в различных точках плоскости поперечного сечения потока у, z. Изменение положения шарика в этой плос- 55 кости обеспечивается совместным перемещением источника Т), света и фотоприемника 12 вдоль оси z и источника 7 и фотоприемника 8 вдоль оси у (перемещение скоб 13 и 9). При совместном gp перемещении источников и приемников света, например вдоль оси у, меняется величина светового потока, поступающего на фотоприемник 8, а следовательно, и величина тока, поступающего в электромагниты 2. При этом меняется сила тяги этих электромагнитов и шарик занимает новое установившееся положение вдоль оси у.

Для демпфирования колебаний чувствительного элемента в каждом канале .предусмотрена инерционная отрицательная обратная связь: при умень-, шении светового потока, попадающего на фотоприемник (например 12), напряжение на выходе соответствующего усилителя (19) и токи электромагнитов (2) увеличиваются; при увеличении токов электромагнитов увеличивается световой поток дополнительного источника света (14) .

Таким образом, суммарная освешенность фотоприемника изменяется незначительно, и напряжение на его выходе изменяется лишь на таку величину, которая обеспечивает минимальное увеличение тока электромагнита, необ- ходимое для производства измерения и перемещения шарика — чувствительного элемента.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров потока жидкости или газа, содержащее чувствительный сферический ферромагнитный элемент, взвешенный в измеряемом потоке в поле трех электромагнитных подвесов с взаимно перпендикулярными осями, каждый из которых включает оптический датчик положения чувствительного элемента, соединенный через электронный усилитель с катушкой электромагнита, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения поля скоростей потока, оптические датчики положения установлены .с возможностью перемещения в плоскости, перпендикулярной потоку, при этом в каждый электромагнитный подвес введены дополнительный источник света, оптически связанный с приемником оптического датчика положения, и электронный усилитель, соединяющий источник с цепью электромагнита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рорлин С.М. и Слезингер И.И.

Аэромеханические измерения. М., Наука,. 1964, .с, 244, 289.

2. Кацнельсон О,Г. и Эдельштейн A ° Ñ. Автоматические измерительные приборы с магнитной подвеской.

М., Энергия, 1970, с. 165.

885889

Puz 2

Составитель A.Tðóíoâ

Техред И.Асталош

Редактор Н.Безродная

Корректор М.Пожо

Тираж 910

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10534/65

Подписное

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Пректная, 4