RU2016217C1 - Method and apparatus for quantitative estimation of fuel spraying nozzle quality - Google Patents
Method and apparatus for quantitative estimation of fuel spraying nozzle quality Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016217C1 RU2016217C1 SU5038339A RU2016217C1 RU 2016217 C1 RU2016217 C1 RU 2016217C1 SU 5038339 A SU5038339 A SU 5038339A RU 2016217 C1 RU2016217 C1 RU 2016217C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- photodetector
- quality
- nozzle
- laser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытания топливовпрыскивающей аппаратуры двигателей внутреннего сгорания и может применяться для количественной оценки качества распыливания топлива форсунками при производстве и исследованиях топливовпрыскивающей аппаратуры. The invention relates to the field of testing fuel-spraying equipment of internal combustion engines and can be used to quantify the quality of fuel atomization by nozzles in the production and research of fuel-spraying equipment.
Известен способ контроля качества распыливания топлива распылителями дизельных форсунок, заключающийся в том, что пучок лазерного излучения, пронизывающий факел топлива, впрыскиваемого дизельной форсункой через распылитель в открытый объем, рассеивается частицами распыленного топлива и попадает на фотокатод фотодетектора. Часть пучка, прошедшая без рассеяния, отсекается непрозрачной маской, и на фотокатод воздействует только рассеянная часть излучения. Поэтому величина электрического сигнала, появляющегося на выходе фотодетектора, пропорциональна интенсивности рассеянного излучения и адекватно характеризует качество распыливания топлива. There is a method of controlling the quality of fuel atomization by atomizers of diesel injectors, which consists in the fact that a laser beam penetrating the jet of fuel injected by a diesel injector through an atomizer into an open volume is scattered by atomized fuel particles and enters the photodetector photocathode. The part of the beam that passed without scattering is cut off by an opaque mask, and only the scattered part of the radiation acts on the photocathode. Therefore, the magnitude of the electric signal appearing at the output of the photodetector is proportional to the intensity of the scattered radiation and adequately characterizes the quality of atomization of the fuel.
Известно также устройство, реализующее способ контроля качества распыливания топлива распылителем дизельной форсунки, содержащее лазер, установленный с направлением пучка излучения, перпендикулярным оси факела распыленного топлива, фотодетектор с фотокатодом и соединенный с ним индикатор сигнала, пороговое устройство в виде триггера, вход которого соединен с выходом фотодетектора, непрозрачную маску, расположенную соосно с пучком лазера непосредственно перед фотокатодом и точно повторяющую форму и размеры поперечного сечения пучка лазера, причем размеры маски не превышают соответствующих размеров фотокатода. It is also known a device that implements a method for controlling the quality of fuel atomization by a diesel nozzle atomizer, comprising a laser mounted with the direction of the radiation beam perpendicular to the axis of the atomized fuel torch, a photo detector with a photocathode and a signal indicator connected to it, a threshold device in the form of a trigger, the input of which is connected to the output photodetector, an opaque mask located coaxially with the laser beam directly in front of the photocathode and precisely repeating the shape and dimensions of the beam cross section laser, the mask dimensions do not exceed the respective sizes of the photocathode.
Недостатками известных способа и устройства являются низкая точность результатов испытаний из-за сложности выделения полезного сигнала при установке непрозрачной маски, недостаточная достоверность полученных результатов вследствие несоответствия условий испытаний реальным условиям в двигателе, ограниченность количества исследуемых параметров, характеризующих качество распыливания, невозможность получения геометрических, структурных и статистических характеристик факела топлива, отсутствие возможности сопоставления влияния давления, создаваемого топливным насосом, и гидравлических процессов в подводящем топливопроводе на качество распыливания, незащищенность испытателя и исследовательской аппаратуры от паров топлива. The disadvantages of the known method and device are the low accuracy of the test results due to the difficulty of extracting a useful signal when installing an opaque mask, the lack of reliability of the results obtained due to the mismatch of the test conditions with the actual conditions in the engine, the limited number of studied parameters characterizing the quality of spraying, the impossibility of obtaining geometric, structural and statistical characteristics of the fuel flame, the inability to compare the effects of pressure generated by the fuel pump, and hydraulic processes in the fuel supply pipe for atomization quality, insecurity of the tester and research equipment from fuel vapor.
Техническим результатом использования предлагаемого изобретения является значительное повышение точности результатов испытаний благодаря применению юстируемого пространственного фильтра, состоящего из объектива и юстируемой диафрагмы, повышение достоверности получаемых результатов путем приближения условий испытания форсунки к реальным условиям в двигателе, значительное расширение количества исследуемых параметров, характеризующих качество распыливания, получение геометрических, структурных и статистических характеристик факела топлива, возможность сопоставления влияния давления, создаваемого топливным насосом, и гидравлических процессов в подводящем топливопроводе на качество распыливания установкой в необходимых местах топливоподающей системы датчиков давления, обеспечение защиты испытателя и исследовательской аппаратуры от паров топлива благодаря применению замкнутого контура циркуляции топлива. The technical result of the use of the present invention is a significant increase in the accuracy of test results through the use of an adjustable spatial filter consisting of a lens and an adjustable diaphragm, increase the reliability of the results by approximating the test conditions of the nozzle to actual conditions in the engine, a significant expansion in the number of studied parameters characterizing the quality of spraying, obtaining geometric, structural and statistical characteristics of f fuel, the ability to compare the effects of pressure generated by the fuel pump and hydraulic processes in the fuel supply pipe on the quality of atomization by installing pressure sensors in the fuel supply system at the required places, ensuring the protection of the tester and research equipment from fuel vapor through the use of a closed fuel circulation circuit.
Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет автоматизировать обработку результатов испытаний с использованием для этой цели ЭВМ. In addition, the present invention allows to automate the processing of test results using for this purpose a computer.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе количественной оценки качества распыливания топлива форсункой, согласно которому рассеивают лазерное излучение частицами впрыскиваемого форсункой топлива, измеряют величину фототока и судят по ней о качестве распыливания топлива форсункой, в качестве измерительного инструмента использован микроизмерительный объем в виде интерференционного поля, который формируют в оптически прозрачной емкости, предварительно создав в ней с помощью инертного газа противодавление впрыскиваемому исследуемой форсункой топливу, и которым сканируют факел распыливаемого топлива, измеряя переменную составляющую фототока, по которой судят о качестве распыливания топлива. The essence of the invention lies in the fact that in the method of quantifying the quality of fuel atomization by a nozzle, according to which the laser radiation is scattered by particles injected by the fuel atom, the photocurrent is measured and judged by the quality of the atomization of fuel by the nozzle, a micromeasurement volume in the form of an interference field is used as a measuring tool , which is formed in an optically transparent container, having previously created an inert gas back pressure in it using inert gas investigated fuel injector, and which is scanned torch atomized fuel, measuring the AC component of the photocurrent at which judge the quality of fuel atomization.
Отличительными признаками заявленного способа являются: использование интерференционного поля в качестве высокоточного измерительного инструмента, использование замкнутой емкости с созданием в ней условий, близких к условиям впрыскивания топлива в реальном двигателе, использование для анализа качества распыливания топлива переменной составляющей фототока, возможность анализа влияния на качество распыливания топлива гидравлических процессов, происходящих в топливоподающей системе. Distinctive features of the claimed method are: the use of the interference field as a high-precision measuring instrument, the use of a closed container with the creation of conditions close to the conditions of fuel injection in a real engine, the use of a variable component of the photocurrent for analyzing the quality of fuel atomization, the possibility of analyzing the effect on the atomization quality of fuel hydraulic processes occurring in the fuel supply system.
Сущность изобретения заключается также в том, что устройство для количественной оценки качества распыливания топлива форсункой, содержащее последовательно оптически связанные лазер и фотодетектор с фотокатодом, соединенный электрически с индикатором сигнала, дополнительно содержит последовательно установленные между лазером и фотодетектором дифференциальную оптическую систему, оптически прозрачную емкость с газожидкостным редуктором и управляемыми нагнетательным, перепускным и предохранительным клапанами и блок приемной оптики, причем дифференциальная оптическая система состоит из светоделительного и поворотного элементов и длиннофокусной линзы, блок приемной оптики - из объектива и юстируемой диафрагмы, фотодетектор снабжен делителем высоковольтного напряжения, к выходу фотодетектора подключен высокочастотный широкополосный усилитель, с которым одним входом соединен электронный процессор, а другим - с высокочастотным генератором сигналов, имеющим также выход и на электронносчетный частотомер, кроме того, дополнительно содержит датчики давления, установленные в топливоподающей системе, выходы которых подключены к входам многоканального усилителя, генератор высокостабилизированных тактовых импульсов и многоканальный магнитограф, причем к входам многоканального магнитографа подключены анализатор спектра, многоканальный усилитель и генератор высокостабилизированных тактовых импульсов, а его выходы через блоки прямой записи соединены с многоканальным магнитоэлектрическим осциллографом, а через блоки аналого-цифровых преобразователей - с ЭВМ. The invention also lies in the fact that a device for quantifying the quality of atomization of fuel by a nozzle, comprising sequentially optically coupled laser and a photodetector with a photocathode, electrically connected to a signal indicator, further comprises a differential optical system sequentially installed between the laser and the photodetector, an optically transparent container with a gas-liquid gearbox and controlled discharge, bypass and safety valves and receiving optics unit and, moreover, the differential optical system consists of a beam-splitting and rotary elements and a long-focus lens, the receiving optics unit consists of a lens and an adjustable diaphragm, the photodetector is equipped with a high-voltage voltage divider, a high-frequency broadband amplifier is connected to the output of the photodetector, with an electronic processor connected to one input and the other connected to the other - with a high-frequency signal generator, which also has an output to an electron-counting frequency meter, in addition, additionally contains pressure sensors embedded in the fuel supply system, the outputs of which are connected to the inputs of a multi-channel amplifier, a highly stabilized clock pulse generator and a multi-channel magnetograph, and a spectrum analyzer, a multi-channel amplifier and a highly stabilized clock pulse generator are connected to the inputs of a multi-channel magnetograph, and its outputs are connected to a multi-channel magnetoelectric oscilloscope through direct recording blocks , and through the blocks of analog-to-digital converters - with a computer.
Отличительными признаками заявленного устройства являются: применение в качестве устройства, создающего измерительное интерференционное поле, лазерного доплеровского анемометра (ЛДА), применение оптически прозрачной емкости, заданная величина противодавления выпрыскиванию топлива в которой автоматически поддерживается газожидкостным редуктором, наличие сменных головок для крепления форсунок с различными типами распылителей и различным способом крепления, наличие координатного устройства с четырьмя степенями свободы, позволяющего сканировать исследуемый факел по всему объему в различных плоскостях, применение прибора, анализирующего доплеровскую составляющую сигнала, наличие резисторного делителя высоковольтного напряжения, организующего подачу идентичного напряжения на диоды фотоэлектронного умножителя, использование датчиков давления, устанавливаемых в топливоподающей системе, применение прибора, задающего единый масштаб времени для гидравлических - в топливоподающей - и механических - в факеле распыливаемого топлива - процессов, использование для обработки результатов измерений ЭВМ. Distinctive features of the claimed device are: use as a device that creates a measuring interference field, a laser Doppler anemometer (LDA), the use of an optically transparent container, a predetermined amount of back pressure to the fuel injection in which is automatically supported by a gas-liquid reducer, the presence of interchangeable heads for attaching nozzles with various types of nozzles and various mounting methods, the presence of a coordinate device with four degrees of freedom, allowing scan the studied torch throughout the volume in different planes, use a device that analyzes the Doppler component of the signal, the presence of a high-voltage resistor divider that organizes the supply of the same voltage to the diodes of the photoelectronic multiplier, the use of pressure sensors installed in the fuel supply system, the use of a device that sets a single time scale for hydraulic - in the fuel supply - and mechanical - in the spray of fuel - processes, use for abotki computer measurements.
Наличие существенных признаков, отличающих заявленные способ и устройство от прототипа, свидетельствует о их соответствии критерию изобретения "новизна". The presence of significant features that distinguish the claimed method and device from the prototype, indicates their compliance with the criteria of the invention of "novelty."
В результате проведенного патентного поиска заявителями не обнаружены технические решения, содержащие существенные отличительные признаки заявленного технического решения, которые использовались бы для реализации поставленной заявителями задачи с получением такого же результата. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". As a result of the patent search, the applicants did not find technical solutions containing significant distinguishing features of the claimed technical solution that would be used to implement the task set by the applicants with the same result. Therefore, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "inventive step".
Изобретение является промышленно применимым, так как не содержит существенных признаков, техническая реализация которых невозможна, и может быть воспроизведено. The invention is industrially applicable, as it does not contain essential features, the technical implementation of which is impossible, and can be reproduced.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - график поля скоростей одного из сечений топливного факела. In FIG. 1 shows a functional diagram of a device; figure 2 is a graph of the velocity field of one of the sections of the fuel plume.
Устройство содержит лазер 1, оптически связанный посредством дифференциальной оптической системы I, включающей светоделительный элемент 2 в виде светоделительного кубика и поворотный элемент 3 в виде призмы полного внутреннего отражения и длиннофокусную линзу 4, с блоком II приемной оптики, включающим объектив 5 и юстируемую диафрагму 6, и фотоприемным блоком III, состоящим из фотодетектора 7 (например, фотоэлектронного умножителя) и делителя 8 высоковольтного напряжения, в качестве которого использован резисторный, экранированных для обеспечения их электрической и магнитной защиты от наводок. The device comprises a laser 1 optically coupled by means of a differential optical system I, including a beam splitting element 2 in the form of a beam splitter cube and a rotary element 3 in the form of a prism of total internal reflection and a telephoto lens 4, with a receiving optics unit II including a lens 5 and an adjustable diaphragm 6, and a photodetector unit III, consisting of a photodetector 7 (for example, a photoelectronic multiplier) and a high voltage voltage divider 8, which is used as a resistor, shielded to provide cheniya their electrical and magnetic interference protection.
Питание к фотодетектору 7 подается от высоковольтного стабилизированного источника 9 постоянного тока по экранированному кабелю. Фотодетектор 7 одним выходом связан с индикатором 10 сигнала (например, микроамперметром), а другим - с входом высокочастотного широкополосного усилителя 11. Выход высокочастотного широкополосного усилителя 11 подключен к одному из входов электронного процессора (например, панорамного анализатора 12 спектра), второй вход которого соединен с высокочастотным генератором 13 сигналов, имеющим также выход и на электронно-счетный частотомер 14. Power to the photodetector 7 is supplied from a high-voltage stabilized DC source 9 through a shielded cable. The photodetector 7 is connected at one output to a signal indicator 10 (for example, a microammeter), and the other to an input of a high-frequency broadband amplifier 11. The output of a high-frequency broadband amplifier 11 is connected to one of the inputs of an electronic processor (for example, a panoramic spectrum analyzer 12), the second input of which is connected with a high-frequency signal generator 13, which also has an output to an electronically counted frequency counter 14.
Выходные каналы электронного процессора, генератора 15 высокочастотных стабилизированных тактовых импульсов и многоканального усилителя 16 связаны с входами универсального многоканального магнитографа 17, который имеет выход или через блоки аналого-цифровых преобразователей на ЭВМ 18, или через блоки прямой записи на многоканальный магнитоэлектрический осциллограф 19. The output channels of the electronic processor, generator 15 high-frequency stabilized clock pulses and multi-channel amplifier 16 are connected to the inputs of a universal multi-channel magnetograph 17, which has an output either through blocks of analog-to-digital converters on a computer 18, or through direct recording blocks on a multi-channel magnetoelectric oscilloscope 19.
Многоканальный усилитель 16 связан с датчиком 20 давления (в частности, пьезоэлектрическим), установленным на входе форсунки 21. Датчики давления могут быть установлены также на выходе топливного насоса (не показан) или в других, необходимых для исследований, местах топливоподающей системы. The multi-channel amplifier 16 is connected to a pressure sensor 20 (in particular, a piezoelectric) installed at the inlet of the nozzle 21. Pressure sensors can also be installed at the output of the fuel pump (not shown) or in other places of the fuel supply system necessary for research.
Исследуемая форсунка 21 закреплена в оптически прозрачной емкости 22 с регулируемым противодавлением впрыскиванию топлива с помощью сменной головки 23, что позволяет исследовать форсунки не только с различным способом крепления, но и с разными типами распылителей. The studied nozzle 21 is mounted in an optically transparent container 22 with an adjustable backpressure for fuel injection using a replaceable head 23, which allows the nozzles to be examined not only with different mounting methods, but also with different types of nozzles.
Оптически прозрачная емкость 22 с регулируемым противодавлением впрыскиванию топлива (в дальнейшем - емкость) смонтирована на кронштейне прецизионного координатного устройства (не показано), имеющего четыре степени свободы, что дает возможность исследовать факел распыливаемого топлива в любой пространственной точке и позволяет измерять поля скоростей в объеме факела. An optically transparent container 22 with adjustable backpressure for fuel injection (hereinafter referred to as the container) is mounted on a bracket of a precision coordinate device (not shown), which has four degrees of freedom, which makes it possible to study the spray of fuel at any spatial point and allows measuring velocity fields in the volume of the flame .
В боковых стенках емкости 22 герметично установлены кварцевые стекла 24, через которые осуществляется оптическая связь лазера 1 с блоком II приемной оптики. Внутри емкости 22 имеются поглотитель 25 отраженных от стенок частиц топлива и отсекатель 26. In the side walls of the tank 22 hermetically mounted quartz glass 24, through which the optical communication of the laser 1 with the block II of the receiving optics. Inside the tank 22 there is an absorber 25 reflected from the walls of the fuel particles and a cutter 26.
Емкость 22 соединена с источником избыточного давления инертного газа (например, газовым баллоном) (не показан) через газожидкостный редуктор 27 с автоматическим поддержанием заданного уровня давления, контроль которого осуществляется по манометру 28. Редуктор 27 соединяет также полость емкости 22 с топливным баком универсального топливного стенда (не показаны) для слива скопившегося топлива. Таким образом, циркуляция топлива происходит по замкнутому контуру, что исключает попадание паров топлива в атмосферу и влияние их на испытателя и работу исследовательской аппаратуры. The tank 22 is connected to an inert gas overpressure source (for example, a gas cylinder) (not shown) through a gas-liquid pressure reducer 27 with automatic maintenance of a predetermined pressure level, which is controlled by a pressure gauge 28. A reducer 27 also connects the cavity of the tank 22 to the fuel tank of the universal fuel stand (not shown) to drain accumulated fuel. Thus, the fuel circulation occurs in a closed loop, which eliminates the ingress of fuel vapor into the atmosphere and their influence on the tester and the work of the research equipment.
Устройство, реализующее заявленный способ, работает следующим образом. A device that implements the claimed method works as follows.
Формируемый лазером 1, отъюстированным на основную моду, остронаправленный гауссов пучок монохроматического, когерентного, линейно-поляризованного светового излучения (в дальнейшем-пучок), проходя через светоделительный элемент 2, делится по амплитуде на два пучка приблизительно одинаковой мощности, один из которых не меняет направления, а второй становится перпендикулярным исходному пучку. Затем второй пучок, пройдя через поворотный элемент 3, становится параллельным первому, после чего оба пучка фокусируются длиннофокусной линзой 4 в полости емкости 22 в объем порядка 10-3 мм3 (микроизмерительный объем), где при суперпозиции пучков происходит перераспределение в пространстве плотности мощности суммарного поля с возникновением интерференции.The sharply directed Gaussian beam of monochromatic, coherent, linearly polarized light radiation (hereinafter referred to as the beam) formed by laser 1 aligned to the main mode and then transmitted through beam splitting element 2 is divided in amplitude into two beams of approximately the same power, one of which does not change direction , and the second becomes perpendicular to the original beam. Then, the second beam, passing through the rotary element 3, becomes parallel to the first, after which both beams are focused by a telephoto lens 4 in the cavity of the container 22 into a volume of the order of 10 -3 mm 3 (micromeasurement volume), where the superposition of the beams results in a redistribution of the total power density in space fields with the occurrence of interference.
Для приближения процесса впрыскивания к реально происходящему в двигателе в емкость 22 от газового баллона поступает инертный газ (например, азот), чем создается противодавление впрыскиванию, величина которого автоматически поддерживается, с контролем по манометру 28, газожидкостным редуктором 27, имеющим предохранительный и настраиваемые на необходимое давление нагнетательный и перепускной клапаны. Предохранительный клапан настроен на давление, максимально допустимое по условиям прочности элементов емкости 22. In order to bring the injection process closer to what is actually happening in the engine, an inert gas (for example, nitrogen) is supplied to the tank 22 from the gas cylinder, which creates an injection backpressure, the value of which is automatically maintained, controlled by a pressure gauge 28, by a gas-liquid gearbox 27, which has a safety and adjustable to the necessary pressure discharge and bypass valves. The safety valve is set to a pressure that is maximum permissible according to the strength conditions of the elements of the tank 22.
Скапливающееся при работе форсунки 21 топливо повышает давление в емкости 22. При этом автоматически открывается перепускной клапан и давление снижается до заданного уровня. Топливо по сливному трубопроводу вытесняется в топливный бак универсального топливного стенда. The fuel accumulated during operation of the nozzle 21 increases the pressure in the tank 22. At the same time, the bypass valve automatically opens and the pressure decreases to a predetermined level. Fuel is displaced through the drain pipe into the fuel tank of the universal fuel stand.
Частицы топлива в процессе впрыскивания его форсункой 21 в среду с противодавлением пересекают микроизмерительный объем, вызывая рассеяние интерференционного поля. Рассеянное частицами излучение собирается объективом 5 и направляется на чувствительный элемент фотодетектора 7, перед которым установлена юстируемая диафрагма 6. Particles of fuel in the process of injecting it with a nozzle 21 into the counter-pressure medium intersect the micromeasurement volume, causing scattering of the interference field. The radiation scattered by the particles is collected by the lens 5 and sent to the sensitive element of the photodetector 7, in front of which an adjustable diaphragm 6 is mounted.
Объектив 5, расположенный на двойном фокусном расстоянии от исследуемой точки топливного факела, формирует в рассеянном свете изображение области пересечения пучков в плоскости диафрагмы 6 в масштабе 1:1. Размер диафрагмы 6 согласован с размером изображения области измерения. Поэтому объектив 5 и диафрагма 6 образуют пространственный фильтр, в результате действия которого поверхности фотокатода достигает лишь излучение, рассеянное непосредственно из области пересечения зондирующих пучков. The lens 5, located at a double focal distance from the studied point of the fuel plume, forms in scattered light an image of the intersection of beams in the plane of the diaphragm 6 in a 1: 1 scale. The size of the aperture 6 is consistent with the image size of the measurement area. Therefore, the lens 5 and the aperture 6 form a spatial filter, as a result of which only the radiation scattered directly from the intersection of the probe beams reaches the surface of the photocathode.
Так как суммарный фототок от частиц топлива, движущихся через микроизмерительный объем, равен сумме значений фототоков от каждой частицы, а количество частиц является одной из характеристик качества распыливания, то постоянная составляющая фототока - аналог мощности рассеянного излучения - может косвенно характеризовать качество распыливания топлива форсункой. Постоянная составляющая фототока измеряется микроамперметром 10, по ее величине настраивается оптическая система. Since the total photocurrent from fuel particles moving through the micromeasurement volume is equal to the sum of the photocurrents from each particle, and the number of particles is one of the characteristics of the atomization quality, the constant component of the photocurrent - an analog of the power of scattered radiation - can indirectly characterize the atomization quality of the fuel by the nozzle. The constant component of the photocurrent is measured by a microammeter 10; the optical system is tuned by its magnitude.
Воспринимая пульсации оптического излучения, вызванные пересечением частицами топлива микроизмерительного объема, фотодетектор 7, работая в режиме прямого фотодетектирования, преобразует их в электрический сигнал, который усиливается посредством вторичной электронной эмиссии на его динодах. Электрический сигнал представляет собой последовательность импульсов электрического тока высокочастотной модуляцией. В соответствии с эффектом Доплера частота модуляции отдельных импульсов несет информацию о скорости объектов, являющихся причиной этих импульсов. Perceiving the pulsations of optical radiation caused by the intersection of the micromeasurement volume by the fuel particles, the photodetector 7, working in the direct photodetection mode, converts them into an electrical signal, which is amplified by secondary electron emission at its dynodes. An electrical signal is a sequence of pulses of electric current by high frequency modulation. In accordance with the Doppler effect, the modulation frequency of individual pulses carries information about the speed of objects that are the cause of these pulses.
Так как фотодетектор 7 является квадратичным, то его выходной ток содержит переменную составляющую, которая выделяется нагрузочным сопротивлением в диапазоне 0...5˙106 Гц, что согласуется с входом анализатора 12 спектра. Перед поступлением на анализатор 12 спектра переменная составляющая фототока предварительно усиливается в высокочастотном широкополосном усилителе 11.Since the photodetector 7 is quadratic, its output current contains an alternating component, which is allocated by the load resistance in the
Спектральный анализ доплеровской составляющей сигнала осуществляется электронным процессором, в качестве которого применен панорамный анализатор 12 спектра. Для определения величины доплеровской составляющей сигнала (частоты) на анализатор 12 спектра подается частотная метка с высокочастотного генератора 13 сигналов, частота которой с высокой точностью измеряется электронно-счетным частотомером 14. Spectral analysis of the Doppler component of the signal is carried out by an electronic processor, which is used as a panoramic spectrum analyzer 12. To determine the magnitude of the Doppler component of the signal (frequency), the frequency analyzer is fed to the spectrum analyzer 12 from a high-frequency signal generator 13, the frequency of which is measured with high accuracy by an electronically counted frequency meter 14.
Сопоставление процесса изменения давления в топливоподающей системе c сигналом от лазерного доплеровского анемометра осуществляется в реальном времени. При этом в качестве временного масштабного фактора используется высокочастотная стабилизированная последовательность тактовых импульсов, вырабатываемых специальным генератором 15 - электронными часами. The process of changing the pressure in the fuel supply system is compared with the signal from the laser Doppler anemometer in real time. At the same time, a high-frequency stabilized sequence of clock pulses generated by a special generator 15 — an electronic clock — is used as a temporary scale factor.
Пульсации давления в топливоподающей системе воспринимаются датчиками 20 давления, усиливаются в многоканальном усилителе 16 и синхронно с соответствующими им доплеровскими сигналами и сигналами от электронных часов записываются на магнитную ленту универсального многоканального магнитографа 17, которая является носителем информации для последующей обработки сигналов на ЭВМ 18 или для их визуализации. Pressure pulsations in the fuel supply system are sensed by pressure sensors 20, amplified in a multichannel amplifier 16, and synchronously with the corresponding Doppler signals and signals from an electronic clock are recorded on magnetic tape of a universal multichannel magnetograph 17, which is an information carrier for subsequent processing of signals on a computer 18 or for them renderings.
Универсальный многоканальный магнитограф 17 имеет как блок для прямой записи, так и блок аналого-цифровых преобразователей сигналов. Поэтому обработка доплеровского сигнала в цифровой форме на ЭВМ 18 может производиться напрямую, без предварительной записи на носителе информации. Визуализация сигналов осуществляется в форме записи на фотобумаге многоканального магнитоэлектрического осциллографа 19, подключаемого к блоку прямой записи. Universal multi-channel magnetograph 17 has both a unit for direct recording and a block of analog-to-digital signal converters. Therefore, the processing of the Doppler signal in digital form on a computer 18 can be performed directly, without prior recording on the information carrier. The signals are visualized in the form of recording on photo paper of a multi-channel magnetoelectric oscilloscope 19 connected to a direct recording unit.
В предложенном устройстве используется доплеровский метод измерения скорости потока применительно к скорости частиц распыливаемого топлива. При этом реализуется обратная задача: скорость частицы определяется по измеренной частоте доплеровского сигнала и углу между зондирующими лазерными пучками
u = 
Л = 
α - угол между зондирующими пучками;
μ - показатель преломления среды.The proposed device uses the Doppler method of measuring the flow velocity in relation to the speed of the particles of atomized fuel. In this case, the inverse problem is realized: the particle velocity is determined by the measured frequency of the Doppler signal and the angle between the probe laser beams
u =
L =
α is the angle between the probe beams;
μ is the refractive index of the medium.
Полученная скорость частиц является проекцией скорости на вектор чувствительности ЛДА, представляющий собой геометрическую разность волновых векторов зондирующих пучков и имеющий направление, совпадающее с направлением оси распространения массы впрыскиваемого топлива. The obtained particle velocity is the projection of the velocity onto the LDA sensitivity vector, which is the geometric difference of the wave vectors of the probe beams and having a direction that coincides with the direction of the axis of propagation of the mass of the injected fuel.
По рассчитанным скоростям частиц строятся поля скоростей в объеме топливного факела, форма и размеры факела, а также определяются его структурные и статистические параметры. Based on the calculated particle velocities, velocity fields in the volume of the fuel plume are constructed, the shape and dimensions of the plume, and its structural and statistical parameters are determined.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5038339 RU2016217C1 (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Method and apparatus for quantitative estimation of fuel spraying nozzle quality |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5038339 RU2016217C1 (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Method and apparatus for quantitative estimation of fuel spraying nozzle quality |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016217C1 true RU2016217C1 (en) | 1994-07-15 |
Family
ID=21602353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5038339 RU2016217C1 (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Method and apparatus for quantitative estimation of fuel spraying nozzle quality |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2016217C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467197C1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Method of testing and adjusting injectors and test bench to this end |
-
1992
- 1992-01-31 RU SU5038339 patent/RU2016217C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1154489, кл. F 02M 65/00, опублик. 1985. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467197C1 (en) * | 2011-07-21 | 2012-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Method of testing and adjusting injectors and test bench to this end |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maeda et al. | Novel interferometric measurement of size and velocity distributions of spherical particles in fluid flows | |
| EP0506657B1 (en) | System for measuring velocity field of fluid flow utilizing a laser-doppler spectral image converter | |
| JP2780935B2 (en) | Method and apparatus for measuring concentration of absorption component of scattering absorber | |
| CN104833816B (en) | Laser Doppler speed measuring device and its speed-measuring method based on rotating grating | |
| CN109991189A (en) | A kind of fixed point wavelength modulation gas concentration measuring apparatus and its measurement method based on wave number drift correction | |
| CN111712908B (en) | Method and apparatus for measuring carrier lifetime | |
| US20060152722A1 (en) | Method and apparatus for measuring particle motion optically | |
| JP4540604B2 (en) | Gas velocity sensor | |
| RU2016217C1 (en) | Method and apparatus for quantitative estimation of fuel spraying nozzle quality | |
| Ullom et al. | A simple optical patternator for evaluating spray symmetry | |
| JPH0469546A (en) | Marine laser observation device using multitrace simultaneous light measurement system | |
| EP0909944A1 (en) | Apparatus and procedure for the characterization of sprays composed by spherical particles | |
| Jackson et al. | Performance comparison of two interferometric droplet sizing techniques | |
| US3709599A (en) | Laser doppler flow probe with high spatial resolution | |
| US7126694B1 (en) | Compact apparatus providing multi-dimensional characterization of spherical objects using coherent light | |
| CN214150320U (en) | Extinction rainbow measuring device for measuring physical parameters of impurity-containing liquid drops | |
| Lal et al. | Whole-field laser vibrometer for buried land mine detection | |
| WO2022117767A2 (en) | Method and device for doppler characterisation of a molten bath | |
| Karns | Development of a laser doppler velocimetry system for supersonic jet turbulence measurements | |
| Naining et al. | A study of the accuracy of optical Fraunhofer diffraction size analyzer | |
| SU1091076A1 (en) | Optical doppler meter of reynolds stresses in liquid or gas flow | |
| US20240053476A1 (en) | Apparatus and method for distance measurement | |
| Boutier et al. | Laser velocimeter for wind tunnel measurements | |
| Martinsen et al. | Optical measurements of ripples using a scanning-laser slope gauge: Part I--instrumentation and preliminary results | |
| CN115166283A (en) | Device for measuring particle speed under strong background interference by using modulated laser |