SU1377622A1 - Способ определени температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике измерени  температуры. Цель изобретени  - повышение точности и улучшение пространственного разрешени  при определении температуры среды. При изменении температуры измен етс  длина звуковой волны, проход щей через среду, а следовательно, и дифракционна  расходимость волны. Отношение амплитуды сферической волны к амплитуде плоской волны, поступающей на приемник ,  вл етс  однозначной функцией температуры. 3 ил..

Description

со

о

1C

to

Изобретение относитс  к технике измерени  температуры и может быть использовано дл  измерени  температуры газовых сред до 5000 К.

Цель изобретени  - повьшение точности и улучшение пространственного разрешени  при определении температуры среды.

Сущность изобретени  заключаетс  в dлeдyioщeм. При изменении температуры измен етс  длина звуковой волны, проход щей через среду, а следовательно , и дифракционна  расходимость волны. При этом отношение амплитуды сферической волны к амплитуде плоской волныS поступающих на приемник,  вл етс  однозначной функцией температуры

На фиг о 1 показана схема устройст- за5 реализующего предлагаемый способ на фиг„2 - зависимость отношени  амплитуды сферической волны к амплитуд плоской волны от рассто ни  между излучателем и приемником и от скорости звукаI на фиг.З - зависимость температуры среды от отношени  /А где AJJ амплитуды сферическрй и плоской волн при опорной температуре; А и А - амплитуды сферичес- кой и плоской волн при измер емой температуре, .

Устройство содержит последовательно соединенные синхрогенератор 1, генератор 2 модулируюгад-п : импульсов, мо дул тор 3, ультразвзт ОБОЙ излучатель 4, ультразвуковой приемник 5, усилитель 6, триггер 7, ключи 8-11, генераторы 12 и 13 заполнени , амплитудные детекторы 14 и 15j цифровые индикаторы 16 и 18, аналого-цифровые преобразователи 17 и 19.

Устройство работает следующим образом о

Синхрогенератор 1 выра.батьшает синхроимпульсы с периодом Т повторени , которые поступают на вход триггера 7 и генератора 2 модулирующих импульсов, который в 1рабатьюает пр моугольные импульсы длительностью

, Эти импульсы поступают на первый вход модул тора 3. В зависимости от положени  триггера 7 открыты ключи 8 и 10 и закрыты ключи 9 и 11 или наоборот. Соответственно на второй вход модул тора поступают сигналы с выхода генератора 12 колебаний заполнени  с частотой F, через ключ 8 или с генератора 13 колебаний запол

5

0 5 0

5 0

5

0

с

нени  с частотой F через ключ 9. Причем F 5 F,. С выхода модул тора 3 радиоимпульсы подаютс  на уль- тразвутсовой излучатель 1 , который излучает ультразвуковой радиоимпульс в исследуемую среду. Частоты F«, F выбраны такими, что при частоте F, излучаетс  сферическа  ультразвукова  волна, а при F - плоска , Ульт- разв лковой приемник 5 принимает ультразвуковой импульс, преобразует его в злектрический, который усиливаетс  усилителем 6 и поступает на входы ключей 0 и 11. Радиоимпульс зависимо от положени  триггера 7 проходит через ключ 10 или 11 и попадает на вход одного из амплитудных детекторов 14 или 15« С выхода амплитудного детектора сигнал попадает на вход аналого-цифровых преобразователей 17 и 19, с выхода которого цифрова  информаци  об амплитуде сигнала подаетс  на соответствующий цифровой индикатор 16 или 18. При каждом син- хрои1у пульсе мен етс  режим излучени  ультразвуковых волн. Режим излучени  и измерени  амплитуды сферических волн чередуетс  с режимом излучени  и измерени  амплитуды плоских ультразвуковых волн. Измерени  провод т при известной и измер емой температурах газовой среды, записывают показани  индикаторов 16 и 18 соответственно А, А и А, А о температуре газа суд т по зависимости (фиг.З). В устройстве использованы зшьтразвуковые пр моугольные преобразователи с размерами сторон 4x2 мм. Рассто ние 7 между преобразовател ми равно А мм. Зависимость отношени  среднего давлени  Р сферической волны к среднему давлению Р плоской . волны от рассто ни  Z и -скорости С ультразвука в воздухе при частоте F 250 кГц (фиг.2), рассчитанна  из интеграла Реле  дл  пр моугольных преобразователей 42 мм, показывает, что амплитуда сферической волны с изменением скорости ультразвука (температуры газа) при фиксированном рассто нии между преобразовател ми существенно мен етс . Если при известной температуре (290 К) обозначим ее через Ад, то нормированна  амплитуда сферической волны А/А мен етс  в диапазоне от 0,433001 до 1 при изменении температуры от 290 - 5600 К. На этой основе на фиг.З показана зависимость температуры газа (воздуха) от соотношени  амплитуд А/Ад/А /А, по которой определ ют температуру газа. Период повторени  синхроимпульсов (Т) равен . Генератор модулирующих импульсов вырабатьюает импульсы длительностью с, котора  выбираетс  из услови 

Т 3Z

С .c

- максимальное

значение скорости ультразвука в газе при максимальной температуре. Дл  воздуха при температуре 5600 К 1500 m/S; 8 мкс. Это условие исключает возможность возникновени  режима сто чих волн между излучателем и приемником. Частоты сигналов, генерируемых генераторами 12 и 13 колебаний заполнени  (F 250 кГц и F 1,25 МГц), выбираютс  из услови  излучени  ультразвуковым излучателем сферической и плоской волн соответственно . Ультразвуковой излучатель в режиме излучени  сферических волн возбуждаетс  радиоимпульсом с частотой заполнени  F, 250 кГц на первой толщинной моде, а в режиме излучени  Плоских волн с частотой заполнени  F 1,25 М ц - на п той толщинной

0

моде. Амплитуды прин тых ультразвуковых радиоимпульсов при измер емой температуре как сферической, так и плоской ультразвуковых волн нормируютс  относительно соответствующих амплитуд при известной температуре газа с целью исключени  погрепшостей измерени  температуры из-за неодинаковых коэффициентов передачи электроакустического тракта при разных частотах Р. и F,, а также из-за изме 1

нени  акустического импеданса газа с изменением температуры среды. Сле- довательно, -устройство  вл етс  инвариантным по отношению к измен ющимс  услови м измерени .

Claims (1)

1. Формула изобрете ни 

   Способ определени  температуры посредством зондировани  среды звуковыми волнами, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности

   и улучшени  пространственного разрешени , среду зондируют плоской и сферической звуковыми волнами, измершот их амплитуды и по величине отношени  измеренных амплитуд определ ют температуру среды.

   а 12 г,мп

   ttm

   т

   sum

   то

   О.Ч U,S ejS 0,7 g,S 0,3 А I tPuf.S

   A J