Датчик акустического измерителя скорости потока жидкости

Датчик акустического измерителя скорости потока жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДАТЧИК АКУСТИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ, содержащий закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электроакустичерких преобразователя, выполненньпс в виде пьезопластины, размещенной на наклонной грани преломляющего звуковода, отличающийс я Тем, что, с целью обеспечения возможности измерения скорости поверхностного слоя жидкости, каждый преобразователь снабжен дополнительным звуководом в виде прямоугольного параллелепипеда, жестко связанного с преломляющим звуководом, причем звуководы выполнены из материалов , удовлетворяющих .условию . , а угол наклона грани преломляющего звуковода равен oL arcsin f.-, -PL где С скорость упругих продольных волн в преломляющих звуководах, С, с;корость упругих продоль (Л ных волн в прямоугольных с звуководах, скорость поверхностно-про-PL дольных волн в прямоугольных звуководах. сд 00 со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1158937 А

4(511 G 01 Р 5 00

ВСЕЮ .-330 .Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

31Ь IE0 лЭЧТ ТИН ГРК

ЬМВЛНОТЕМА

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ возможности измерения скорости поверхностного слоя жидкости, каждый преобразователь снабжен дополнительным эвуководом в виде прямоугольного параллелепипеда, жестко связанного с преломлякицим эвуководом, причем звуководы выполнены из материалов, удовлетворяющих условию С 4 С а угол наклона грани преломляющего звуковода равен

С с с „

ГОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3654293/24-10 (22) 2&. 07. 83 (4á) 30.05. .85. Бюл. 9 20 (72) Л.В.Юозонене и П-Б.П.Иилюс (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (53) 681.121(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 489038, кл. G 01 Р 5/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 468145, кл. С 01 Н 29/00, 1971 (прототип) . (54) (57) ДАТЧИК АКУСТИЧЕСКОГО ИЗИЕРИТЕЛЯ СКОРОСТИ .ПОТОКА МЩКОСТИ, содержащий закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электроакустических преобразователя, выполненных в виде пьеэопластины, размещенной иа наклонной грани преломпяющего эвуковода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения где С вЂ” скорость упругих продольных волн в преломлякицих звуководах, С вЂ” скорость упругих продольных волн в прямоугольных звуководах, С - скорость поверхностно-продольных волн в прямоугольных звуководах.

1158937

С с =с гсзь

1

Изобретение относится к акусти- . ческой измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потока воды на поверхности закрытых водоемов или моря. 5

Известен ультразвуковой датчик для измерения скорости течения воды, содержащий корпус с приемно-излучающим устройством н источником электрического тока, при этом кормовая 10 часть корпуса снабжена акустическим прозрачным обтекателем с установленным в его вершине электродом, причем источник электрического тока включен между корпусом датчика и 15 электродом I1).

Недостатком известного датчика для измерения скорости течейия воды является невозможность измерения ско" рости потока на поверхности водоема из-эа отсутствия возможности возбуждения объемных продольных акустических волн на поверхности воды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик акустического измерителя скорости потока, содержащий закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электрических преобразователя, каждый иэ которых выполнен s виде пьезопластины, размещенной на наклонной грани преломляющего звуко" вода 23.

Недостатком этого датчика является невозможность измерения скорости потока на поверхности водоема, из-за использования акустических волн,распространяющихся тоЛько во всем объеме

Цель изобретения — обеспечение возможности измерения скорости поверх40 ностного слоя жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике акустического измерителя скорости потока жидкости, содержащем закрепленные на фиксированном расстоянии два обратимых электроакустических преобразователя, выполненных в виде пьезопластины, размещенной на наклонной грани преломляю- 50 щего звуковода, каждый преобразователь снабжен дополнительным эвуководом в виде прямоугольного параллелепипеда, жестко связанного с преломляющим эвуководом, причем звуководы Ы выполнены нз материалов, удовлетворяющих условию С C С, а угол наклона грани преломляющего звуковода равен

/=arcs n

С

PL где С вЂ” скорость упругих продольных волн в преломляющих звуко" водах,:.

С - скорость упругих продольных

1, волн в прямоугольных эвуководах, C - скорость поверхностно-прог4 дальных волн в прямоугольных звуководах.

На чертеже изображена структурная схема датчика.

Датчик акустического измерителя содержит пьезоэлементы 1 и 2, акустически связанные с, преломляющими зву% ководами 3 и 4, прямоугольные звуководы 5 и 6, жестко связанные с пре" ломляющими звуковадами 3 и 4, и держатель 7 для защиты пьезоэлементов 1 и 2 от проникновения воды. Иатериалы преломляющих звуководов и преломляющий угол Ы, подобраны, исходя иэ условий достижения максимальной ампли-туды возбуждаемых поверхностно-продольных волн в прямоугольных звуководах 5 и 6.

5 — база измерения. ,Поэтому С (С где С вЂ” скорость упругих продольных волн в преломляющих звуководах 3 и 4, С вЂ” скорость продольных волн в

L звуководах 5 и 6, выполненных в виде прямоугольных параллелепипедов, и где СР„- скорость упругих поверхносно-продольных волн в прямоугольных звуководах 5 и 6.

Датчик акустического измерителя скорости потока погружен в контролируемую жидкость.

Датчик акустического измерителя работает следующим образом.

Пьезопластина 1, подключенная к источнику возбуждения (не показан) излучает продольные упругие (акустические) волны в преломляющий звуковод 3. При падении под углом Ы

=arcsinC(C, продольных волн нз преPL ломляющего звуковода 3 на прямоугольный звуковод 5 в поверхностном слое последнего возбуждаются поверхностно-продольные волны.

37 где откуда

= Ь + ьмд С +V о и

»* С -V

Составитель Н.Бурбело

Редактор Е.Копча Техред Т.Дубинчак Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 3580/45 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3 11589

При совпадении зоны выхода поверхностно-продольных волн из торцовой плоскости прямоугольного звуковода 5 со свободной поверхностью контролируемой воды возбуждаются на поверхности воды весьма интенсивные поверхностные (капиллярные) волны. Излучающая 1 и приемная 2 пьезопластиI ны установлены на одном уровне. Поэтому поверхностные волны, созданные 1g на воде излучающей пьезопластиной 1, принимаются приемной пьезопластиной

2, усиливаются усилителем и фиксируются индикатором (не показаны). Измеряется время Т„ прохождения акустическим импульсом расстояния S по потоку. Затем изменяется направление распространения поверхностных волн и измеряется время прохождения импульса расстояния Я против потока.

Исходя из тог09 что

4 — время задержки импульса в преломляющем 3 и прямоугольном 5 звуководах, Н „ " время задержки импульса в преломляющем 4 и пря" моугольном 6 звуководах, С - скорость поверхностных волн в жидкости, V - скорость потока, а материал обеих преломляющих и обоих прямоугольных звуководов. одинаков, получаем л л

Ь - (, = )

С -V С +м

V=

Л

"2

Использование предлагаемого дат» ! чика акустического измерителя в качестве измерителя скорости поверхностного слоя жидкости значительно расширяет область использования ультразвуковой измерительной аппаратуры, что дает большой экономический эффект при внедрении этих приборов в гидроакустике и в других областях народного хозяйства.