Однокомпонентный оптико-механический датчик скорости прозрачной среды

Однокомпонентный оптико-механический датчик скорости прозрачной среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 00 617720

ИЗОЬЕИтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских.Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.03.77 (21) 2466412/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М, Кл.з G 01Р

5(02//

G 01Р

3!36

Государственный комите

Совета Министров СССР (43) Опубликовано 30.07.78. Бюллетень № 28 (53) УДК 531.767 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 13.07.78

В. Г. Жилин, В. П. Огородников и В. В. Осип в

Институт высоких температур АН СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ь

1 (54) ОДНОКОМПОНЕНТНЫЙ ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЙ

ДАТЧИК СКОРОСТИ ПРОЗРАЧНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения одной компоненты вектора мгновенной скорости в ламинарных и турбулентных потоках прозрачной жидкости в области гидродинамики, метеорологии, океанологии, химической технологии, аэродинамики малых скоростей и т. д.

Известны оптико-механические датчики скорости, предназначенные для измерения одной или двух компонент вектора скорости (1). Такие датчики скорости состоят из гибкого чувствительного элемента, прогибающегося под действием силы лобового сопротивления, и системы измерения его прогиба с помощью оптических средств.

Эти датчики имеют большие размеры, что значительно ухудшает их метрологические характеристики.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности волоконный датчик скорости (2), содержащий источник света, упругий чувствительный элемент, выполненный в виде светопровода, связанного с источником света, приемный светопровод и приемник света.

Величина прогиба волокна измеряется следующим образом. Свет от источника, сфокусированный на заделанный торец волокна, выходит из его свободного торца и попадает на оптический клин. Затем при помощи све;опровода передается в фотоприемник. При прогибе волокна световое пятно, выходящее из его торца, перемещается по световому клину, что вызывает изменение светового потока, проходящего через оптический клин па фотонриемник. Таким образом, по величине сигнала фотоприемника судят о величине скорости

10 потока жидкости.

Однако применяемая в датчике оптическая система измерения прогиба волокна не позволяет перемещать чувствительный элемент по потоку, подводить его к твердой

15 стенке, так как перемещение нарушает юстировку оптической системы. Это значительно ограничивает возможности данного датчика скорости и делает его непригодным в тех случаях, когда ставится задача изуче20 ния структуры потока в каналах при внешнем обтекании тел и при измерениях скорости вблизи твердой стенки, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей датчика. Для

25 этого чувствительный элемент датчика и приемный светопровод закреплены на одном зонде торцами навстречу друг другу с зазором не более двух диаметров чувствительного элемента, при этом на торец при30 емного светопровода нанесена маска с

617720 щелью, ширина которой равна диаметру чувствительного элемента, а отношение длины к ширине больше двух.

На фиг. 1 схематически показан оптикомеханический датчик скорости; на фиг. 2— измерительная часть датчика.

Чувствительный элемент 1 является частью осветительного светопровода 2, который закреплен на зонде 3 и оптически соединен с источником 4 света. 10

Приемный светопровод 5 оптически соединен с приемником 6 света и закреплен на зонде 3 так, что его торец находится против торца чувствительного элемента 1, причем зазор между торцами не должен превышать д двух диаметров чувствительного элемента.

На торец приемного светопровода нанесена маска 7 с прямоугольной щелью, ширина которой равна диаметру светопровода 1, а отношение длины к ширине больше двух.

Датчик работает следующим образом.

Под действием набегающего потока чувствительный элемент 1 прогибается в направлении вектора скорости. Вектор перемещения чувствительного элемента можно раз- 2а ложить на перемещение поперек и вдоль щели. При перемещении торца светопровода поперек щели величина светового потока, попадающего из торца чувствительного элемента 1 в щель приемного светопровода 30

5, изменяется. При перемещении же торца чувствительного элемента вдоль щели световой поток не изменяется. Таким образом, при воздействии на чувствительный элемент вектора скорости произвольного направле- зб ния световой поток изменяет только проекция вектора скорости на направление, перпендикулярное к щели приемного светопровода.

Предлагаемая конструкция датчика скорости значительно расширяет его функциональные возможности, так как позволяет перемещать чувствительный элемент по потоку без нарушения юстировки оптической системы и производить измерения скорости вблизи твердой стенки при внешнем обтекании тел и при течении жидкости в каналах.

Формула изобретения

Однокомпонентный оптико-механический датчик скорости прозрачной среды, содержащий источник света, упругий чувствительный элемент, выполненный в виде светопровода, связанного с источником света, приемный светопровод и приемник света отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей датчика, его чувствительный элемент и приемный светопровод закреплены на одном зонде торцами навстречу друг другу с зазором не более двух диаметров чувствительного элемента, при этом на торец приемного светопровода нанесена маска с щелью, ширина которой равна диаметру чувствительного элемента, а отношение длины к ширине больше двух.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 463908, кл. G 01Р 5/02, 1973.

2. Трохан А. М. Волоконный анемометр.

«Измерительная техника», № 6, 1968.

Фиг.1

Фиг,2

Составитель В. Назарова

Редактор Т. Рыбалова Техред О. Тюрина Корректоры: Е. Хмелева и 3. Тарасова

Заказ 1272/16 Изд. № 549 Тираж 1122 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2