RU2193781C2 - Method establishing velocity of particles in detonation products of explosion - Google Patents
Method establishing velocity of particles in detonation products of explosion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2193781C2 RU2193781C2 RU2000125631A RU2000125631A RU2193781C2 RU 2193781 C2 RU2193781 C2 RU 2193781C2 RU 2000125631 A RU2000125631 A RU 2000125631A RU 2000125631 A RU2000125631 A RU 2000125631A RU 2193781 C2 RU2193781 C2 RU 2193781C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particle
- section
- particles
- particle velocity
- intensity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения скоростей частиц в импульсных потоках при детонационном напылении покрытий и сварке взрывом
Известен способ определения скорости частиц в продуктах детонации, основанный на визуализации движущихся частиц в потоке, регистрации треков частиц на фотопленке путем установки экрана в потоке под углом от 1 до 60 градусов к его направлению и обработке результатов измерений [1].The invention relates to measuring technique, can be used to measure particle velocities in pulsed flows during detonation coating spraying and explosion welding
A known method for determining the particle velocity in detonation products, based on the visualization of moving particles in the stream, registration of particle tracks on the film by installing the screen in the stream at an angle from 1 to 60 degrees to its direction and processing the measurement results [1].
Недостатком описанного способа является недостаточная достоверность измерений, возникающая из-за возмущающего действия экрана при торможении и повороте частиц вдоль него. The disadvantage of the described method is the lack of reliability of the measurements arising from the disturbing action of the screen during braking and rotation of particles along it.
Наиболее близким к изобретению (прототипом) является способ определения скорости импульсного аэродисперсного потока, заключающийся в том, что через импульсный аэродисперсный поток в двух сечениях, задаваемых фотоприемниками, расположенными вдоль потока на известном расстоянии друг от друга и определяющими границы участка измерения скоростей, пропускают световое излучение, измеряют его относительную интенсивность после прохождения через импульсный аэродисперсный поток за период впрыска этого потока, а скорость движения импульсного аэродисперсного потока определяют отношением базового расстояния между двумя сечениями к интервалу времени транспортировки импульсного аэродисперсного потока через эти сечения [2]. Closest to the invention (prototype) is a method for determining the velocity of a pulsed aerodispersed flow, which consists in transmitting light radiation through a pulsed aerodispersed flow in two sections defined by photodetectors located along the flow at a known distance from each other and determining the boundaries of the velocity measurement section , measure its relative intensity after passing through a pulsed aerodisperse stream during the injection period of this stream, and the speed of the pulse the aerodispersed flow is determined by the ratio of the base distance between two sections to the time interval of transportation of the pulsed aerodispersed flow through these sections [2].
Недостатком способа является низкая точность определения скоростей, так как высокотемпературный гетерогенный импульсный поток является объектом излучения светового потока, в результате этого возникает неоднозначность в измерении интенсивности светового потока. The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the velocities, since a high-temperature heterogeneous pulsed flux is the object of radiation of the light flux, as a result of which ambiguity arises in measuring the intensity of the light flux.
Сущность предлагаемого способа определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва заключается в том, что в высокотемпературном гетерогенном импульсном потоке оптическими средствами выделяют тепловое излучение частиц и измеряют интенсивность светового излучения частиц в сечениях, задаваемых фотоприемниками, расположенными вдоль потока частиц на известном расстоянии друг от друга и определяющими границы участка измерения скорости частиц, определяют интенсивность потока частиц по интенсивности светового излучения, плотность частиц по разности интенсивностей потока частиц в сечениях, задающих границы участка измерения скорости частиц, а скорость частиц определяют как отношение интенсивности потока частиц во входном сечении к плотности частиц на участке измерения скорости частиц в соответствии с выражением
при этом минимальный интервал времени измерения скорости частиц соответствует времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц:
где j - номер сечения потока, соответствующий выходному сечению измерительного участка, изменяющийся от i+1 до N;
N - количество фотоприемников, равное числу сечений потока;
i - номер сечения потока, соответствующий входному сечению измерительного участка, изменяющийся от 1 до N-1;
L - базовое расстояние между соседними фотоприемниками;
μi(t) - интенсивность потока частиц в i-ом сечении потока;
μj(t) - интенсивность потока частиц в j-oм сечении потока;
t - произвольный момент времени измерения скорости частиц;
Δt - минимальный интервал времени измерения скорости частиц, соответствующий времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц.The essence of the proposed method for determining particle velocities in detonation and explosion products is that in a high-temperature heterogeneous pulsed stream, optical means emit the thermal radiation of the particles and measure the light radiation intensity of the particles in cross sections defined by photodetectors located along the particle stream at a known distance from each other and determining the boundaries of the particle velocity measuring section, determining the particle flux intensity from the light emission intensity, density particles according to the difference in the intensities of the particle flux in the sections defining the boundaries of the particle velocity measuring section, and the particle velocity is defined as the ratio of the particle flux intensity in the input section to the particle density in the particle velocity measuring section in accordance with the expression
the minimum time interval for measuring particle velocity corresponds to the time required for transferring equal portions of particles through predetermined flow sections:
where j is the number of the flow section corresponding to the output section of the measuring section, varying from i + 1 to N;
N is the number of photodetectors equal to the number of flow cross sections;
i is the number of the flow section corresponding to the input section of the measuring section, varying from 1 to N-1;
L is the base distance between adjacent photodetectors;
μ i (t) is the particle flux intensity in the i-th flow section;
μ j (t) is the particle flux intensity in the j-th flow section;
t is an arbitrary instant of time for measuring particle velocity;
Δt is the minimum time interval for measuring particle velocity corresponding to the time required for transferring equal portions of particles through predetermined flow sections.
Технический результат - повышение точности за счет дополнительного определения скоростей одинаковых порций частиц в продуктах детонации и взрыва в произвольный момент времени. The technical result is an increase in accuracy due to the additional determination of the velocities of identical portions of particles in the products of detonation and explosion at an arbitrary point in time.
Предлагаемый способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва поясняется чертежом, на котором изображена схема устройства для определения скоростей частиц, реализующего этот способ. The proposed method for determining particle velocities in detonation and explosion products is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a device for determining particle velocities that implements this method.
Устройство для определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва содержит генератор 1 с высокотемпературным гетерогенным потоком 2, оптическую систему 3 с оптическим фильтром, которая проецирует изображение движущегося гетерогенного объекта на линейную матрицу 4 фотоприемника пироэлектрических преобразователей, состоящую из N элементов. Выходы линейной матрицы 4 соединены с входами блока интегрирования 5, состоящего из N элементов, выходы которого подключены соответственно к входам N блоков компараторов 6, каждый из которых состоит из N компараторов. Выходные линии блоков компараторов 6 являются входными для коммутатора 7, переключающего входные линии в количестве N•N на выходные в количестве 2N. Выходные линии коммутатора 7 соединены с входами блока таймеров 8, содержащего N элементов, каждый из которых имеет два входа и один выход. Выходы блока таймеров 8 и блока задания границы участка измерения скорости частиц 9 соединены с входами блока деления 10. Выход генератора 1 дополнительно связан с блоками 5 и 7, а выход блока 9 - с блоком 7. A device for determining particle velocities in detonation and explosion products contains a generator 1 with a high-temperature heterogeneous stream 2, an optical system 3 with an optical filter, which projects an image of a moving heterogeneous object onto a linear array 4 of a photodetector of pyroelectric converters, consisting of N elements. The outputs of the linear matrix 4 are connected to the inputs of the integration unit 5, consisting of N elements, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the N blocks of comparators 6, each of which consists of N comparators. The output lines of the blocks of the comparators 6 are input to the switch 7, switching the input lines in the amount of N • N to the output in the amount of 2N. The output lines of the switch 7 are connected to the inputs of the block of timers 8, containing N elements, each of which has two inputs and one output. The outputs of the block of timers 8 and the block for setting the boundary of the particle velocity measuring section 9 are connected to the inputs of the division unit 10. The output of the generator 1 is additionally connected to blocks 5 and 7, and the output of block 9 is connected to block 7.
Устройство для определения скорости частиц в продуктах детонации и взрыва работает следующим образом. A device for determining the speed of particles in the products of detonation and explosion works as follows.
Импульсный генератор 1 высокотемпературного гетерогенного потока 2 в момент начала истечения струи вырабатывает сигнал, обнуляющий интеграторы 5. Высокотемпературный гетерогенный поток 2, вырабатываемый генератором 1, с помощью оптической системы 3, выделяющей тепловой спектр излучения частиц, проецируют на линейную матрицу 4 фотоприемника пироэлектрических преобразователей. После преобразования падающего излучения в электрические сигналы, прямо пропорциональные интенсивности светового излучения, схема опроса линейной матрицы 4 снимает электрические сигналы Ui и подает на блок интегрирования 5, выходные сигналы которого являются входными для блоков компараторов 6, вырабатывающего сигналы включения и остановки отсчета времени блока таймеров 8, синхронизируемого импульсным генератором 1. Сигналы от блоков компараторов 6 поступают к блоку таймеров 8 через коммутатор 7, соединяющий входные линии элемента блока таймеров 8 с выходами элементов блоков компараторов 6 под управлением блока 9. Длительность выходного сигнала блока таймеров 8 однозначно соответствует времени пролета порции частиц сечений, задающих границы участка измерения скорости частиц. Выходные сигналы с блока таймеров 8 подают на блок деления 10, на второй вход которого заводится сигнал с блока задания границы участка измерения скорости частиц 9. Результат деления блока 10 даст регистрируемую скорость порции потока частиц в данный момент времени.The pulse generator 1 of a high-temperature heterogeneous stream 2 generates a signal at the moment the jet expires, which resets the integrators 5. The high-temperature heterogeneous stream 2 generated by the generator 1 is projected onto a linear array 4 of a photodetector of pyroelectric converters using an optical system 3 that extracts the thermal spectrum of particle radiation. After converting the incident radiation into electrical signals that are directly proportional to the intensity of the light radiation, the linear matrix polling circuit 4 removes the electrical signals U i and supplies it to the integration unit 5, the output signals of which are input to the comparator units 6, which generates the on and stop time signals of the timer unit 8, synchronized by the pulse generator 1. The signals from the comparator units 6 are sent to the timer unit 8 through the switch 7, connecting the input lines of the unit element timers 8 with the outputs of the elements of the blocks of the comparators 6 under the control of the block 9. The duration of the output signal of the block of timers 8 unambiguously corresponds to the time of flight of a portion of particles of cross sections that define the boundaries of the particle velocity measurement section. The output signals from the block of timers 8 are fed to the block 10, the second input of which starts the signal from the block for setting the boundary of the particle velocity measuring section 9. The result of the division of block 10 will give the recorded portion rate of the particle stream at a given time.
Способ определения скоростей частиц в продуктах детонации и взрыва осуществляется следующим образом. В исследуемом потоке частиц оптической системой 3 выделяют тепловой спектр излучения частиц. Затем падающее излучение с помощью линейной матрицы 4 преобразуют в электрические сигналы Ui, прямо пропорциональные полному потоку регистрируемого излучения в полосе пропускания фотоприемника пироэлектрического преобразователя линейной матрицы 4, в соответствии с выражением
где Ui(t) - выходной сигнал элемента линейной матрицы 4;
i - номер элемента линейной матрицы 4, соответствующий сечению потока частиц, задающего границу участка измерения скорости частиц;
SUo - чувствительность элемента линейной матрицы 4;
m - количество частиц, прошедших через сечение i в текущее время;
Il - мгновенное значение фототока элемента линейной матрицы 4;
Icp - среднее значение тока элемента линейной матрицы 4;
k=const - константа преобразования;
μi(t) - интенсивность потока частиц.A method for determining particle velocities in detonation and explosion products is as follows. In the studied particle flux, the optical system 3 emits a thermal spectrum of particle radiation. Then, the incident radiation using the linear matrix 4 is converted into electrical signals U i directly proportional to the total flux of the detected radiation in the passband of the photodetector of the pyroelectric converter of the linear matrix 4, in accordance with the expression
where U i (t) is the output signal of the element of the linear matrix 4;
i is the number of the element of the linear matrix 4, corresponding to the cross section of the particle flux defining the boundary of the particle velocity measuring section;
S Uo is the sensitivity of the element of the linear matrix 4;
m is the number of particles passing through section i at the current time;
I l is the instantaneous value of the photocurrent element of the linear matrix 4;
I cp is the average current value of the element of the linear matrix 4;
k = const is the conversion constant;
μ i (t) is the particle flux intensity.
тогда
Так как для гидродинамики сжимаемого потока выполняется условие непрерывности:
μi(t) = Vi(t)ρi(t), (6)
а плотность потока частиц на участке измерения скорости частиц соответствует условию
то скорость потока частиц находят из выражений (6), (7) при выполнении условия (2):
где j - номер сечения потока, соответствующий выходному сечению измерительного участка, изменяющийся от i+1 до N;
N - количество фотоприемников, равное числу сечений потока;
i - номер сечения потока, соответствующий входному сечению измерительного участка, изменяющийся от 1 до N-1;
L - базовое расстояние между соседними фотоприемниками;
μj(t) - интенсивность потока частиц в j-ом сечении потока;
μi(t) - интенсивность потока частиц в i-ом сечении потока;
t - произвольный момент времени измерения скорости частиц;
Δt - минимальный интервал времени измерения скорости частиц, соответствующий времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц,
Таким образом, сигнал, переданный с линейной матрицы 4 на блок 5, интегрируется и с помощью блоков компараторов 6 разбивается на сигналы, соответствующие одинаковым порциям частиц, проходящих через сечение. Последовательность сигналов, полученных с помощью элементов блоков компараторов 6 и соответствующих сечениям, задающим границы участка измерения скорости частиц, подаются на блок таймеров 8. При прохождении порции частиц через входное сечение, задающее границу участка измерения скорости частиц, соответствующий элемент блоков компараторов 6 запускает элемент блока таймеров 8 на отсчет времени пролета порции частиц участка измерения, а второй - соответствующий выходному сечению - останавливает при прохождении одинаковой порции частиц через выходное сечение, что соответствует условию (2). Выходная величина поступает на блок деления 10, где происходит деление величины, равной длине участка измерения, задаваемой блоком задания границы участка измерения скорости частиц 9, на величину, полученную с блока таймеров 8 и соответствующую минимальному интервалу времени измерения скорости частиц, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц, что соответствует условиям (1) и (8).
then
Since for the hydrodynamics of a compressible flow, the continuity condition is satisfied:
μ i (t) = V i (t) ρ i (t), (6)
and the particle flux density in the particle velocity measuring section corresponds to the condition
then the particle flow rate is found from expressions (6), (7) when condition (2) is satisfied:
where j is the number of the flow section corresponding to the output section of the measuring section, varying from i + 1 to N;
N is the number of photodetectors equal to the number of flow cross sections;
i is the number of the flow section corresponding to the input section of the measuring section, varying from 1 to N-1;
L is the base distance between adjacent photodetectors;
μ j (t) is the particle flux intensity in the j-th flow section;
μ i (t) is the particle flux intensity in the i-th flow section;
t is an arbitrary instant of time for measuring particle velocity;
Δt is the minimum time interval for measuring particle velocity corresponding to the time required for transferring equal portions of particles through predetermined flow sections
Thus, the signal transmitted from the linear matrix 4 to block 5 is integrated and, using the blocks of comparators 6, is divided into signals corresponding to the same portions of particles passing through the section. The sequence of signals received using the elements of the comparator blocks 6 and corresponding to the sections defining the boundaries of the particle velocity measuring section is supplied to the timer unit 8. When a portion of particles passes through the input section defining the boundary of the particle velocity measuring section, the corresponding element of the comparator blocks 6 starts the block element timers 8 for counting the time of flight of a portion of particles of the measurement site, and the second - corresponding to the output section - stops when passing the same portion of particles through cut the output section, which corresponds to condition (2). The output value is sent to the division unit 10, where the division of the value equal to the length of the measuring section, set by the unit for setting the boundary of the particle velocity measuring section 9, by the value obtained from the block of timers 8 and corresponding to the minimum interval of time for measuring particle velocity necessary for transferring through specified flow cross sections of identical portions of particles, which corresponds to conditions (1) and (8).
Преимуществом данного способа является повышение точности за счет дополнительного определения скоростей одинаковых порций частиц в продуктах детонации и взрыва в произвольный момент времени. The advantage of this method is to increase accuracy by additionally determining the velocities of identical portions of particles in the detonation and explosion products at an arbitrary time instant.
Источники информации
1. Способ определения скорости частиц в продуктах детонации: Авторское свидетельство СССР 932401, MKИ G 01 P 3/36, А.А. Гончаров, В.Е. Неделько, Ю. П. Федько, опубл. 30.05.1982, бюл. 20.Sources of information
1. A method for determining the particle velocity in detonation products: USSR Author's Certificate 932401, MKI G 01 P 3/36, A.A. Goncharov, V.E. Nedelko, Yu.P. Fedko, publ. 05/30/1982, bull. 20.
2. Способ определения скорости импульсного аэродисперсного потока: Патент Российской Федерации 2147749, МПК6 G 01 Р 5/18, 20.04.2000 (прототип).2. A method for determining the speed of a pulsed aerodispersion flow: Patent of the Russian Federation 2147749, IPC 6 G 01 P 5/18, 04/20/2000 (prototype).
Claims (1)
при этом минимальный интервал времени измерения скорости частиц соответствует времени, необходимому для переноса через сечения, задаваемые фотоприемниками, одинаковых порций частиц
где j - номер сечения потока, соответствующий выходному сечению, задающему границу участка измерения скорости частиц, изменяющийся от i+1 до N;
N - количество фотоприемников;
i - номер сечения потока, соответствующий входному сечению, задающему границу участка измерения скорости частиц, изменяющийся от 1 до N-1;
L - базовое расстояние между соседними фотоприемниками;
μi(t) - интенсивность потока частиц в i-м сечении потока;
μj(t) - интенсивность потока частиц в j-м сечении потока;
t - произвольный момент времени измерения скорости частиц;
Δt - минимальный интервал времени измерения скорости частиц, соответствующий времени, необходимому для переноса через заданные сечения потока одинаковых порций частиц.A method for determining particle velocities in detonation and explosion products, which consists in measuring the intensity of light radiation in sections defined by photodetectors located along a stream of particles at a known distance from each other and determining the boundaries of the particle velocity measuring section, characterized in that the particle flux intensity is determined by the intensity light radiation during the emission of thermal radiation of particles, the particle flux density is based on the difference in the intensities of the particle flux in the sections defining the boundaries chastka measuring particle velocity and particle velocity is the ratio of the intensity of flow of particles in the inlet section area measurement of particle velocity to flux density at the site of measurement of particle velocity in accordance with the expression
the minimum time interval for measuring the particle velocity corresponds to the time required for transferring equal portions of particles through the sections defined by the photodetectors
where j is the number of the flow cross section corresponding to the output cross section defining the boundary of the particle velocity measuring section, varying from i + 1 to N;
N is the number of photodetectors;
i is the number of the flow section corresponding to the input section defining the boundary of the particle velocity measuring section, varying from 1 to N-1;
L is the base distance between adjacent photodetectors;
μ i (t) is the particle flux intensity in the i-th flow section;
μ j (t) is the particle flux intensity in the jth section of the flow;
t is an arbitrary instant of time for measuring particle velocity;
Δt is the minimum time interval for measuring particle velocity corresponding to the time required for transferring equal portions of particles through predetermined flow sections.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000125631A RU2193781C2 (en) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | Method establishing velocity of particles in detonation products of explosion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000125631A RU2193781C2 (en) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | Method establishing velocity of particles in detonation products of explosion |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000125631A RU2000125631A (en) | 2002-09-27 |
| RU2193781C2 true RU2193781C2 (en) | 2002-11-27 |
Family
ID=20240892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000125631A RU2193781C2 (en) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | Method establishing velocity of particles in detonation products of explosion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2193781C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497132C1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Method to measure expansion velocity and element composition of gas plasma flow |
-
2000
- 2000-10-11 RU RU2000125631A patent/RU2193781C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497132C1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Method to measure expansion velocity and element composition of gas plasma flow |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5742379A (en) | Device and method for electronically measuring distances | |
| Palojarvi et al. | Integrated time-of-flight laser radar | |
| Shibata et al. | Laser speckle velocimeter using self-mixing laser diode | |
| JPS57128810A (en) | Distance measuring device | |
| CN109597057A (en) | A kind of return laser beam distance measuring method and range unit | |
| JP2941593B2 (en) | Distance measuring device | |
| US3899251A (en) | Apparatus and method for measuring the relative distance and optionally the relative velocity of an object | |
| EP0608634B1 (en) | Surface shape measurement device | |
| RU2193781C2 (en) | Method establishing velocity of particles in detonation products of explosion | |
| DK169048B1 (en) | Method of measurement with a laser-doppler anemometer | |
| US4727258A (en) | Optoelectronic system for passive range metering | |
| JP2003254858A (en) | Optical pulse tester | |
| SU1693383A1 (en) | Method for determining of position of energy center of light spot | |
| EP0295720A3 (en) | Laser speckel velocity-measuring apparatus | |
| RU2147749C1 (en) | Method for determination of aerodispersion momentum flux rate | |
| GB2471839A (en) | Laser designator and guidance system | |
| RU225697U1 (en) | Tri-spectral pulsed laser illuminator | |
| JPH0381687A (en) | Laser distance measuring instrument | |
| SU1096588A1 (en) | Device for touch-free measurement of film displacement rate in bubble-type flowmeters | |
| RU2032180C1 (en) | Velocity field determination method | |
| SU1265476A1 (en) | Optoelectronic device for measuring linear and angular displacements | |
| JPS57211507A (en) | Measuring method for distance | |
| SU1764015A1 (en) | Device for determining meteorologic range of visibility | |
| FI68729B (en) | INSTRUMENT FOR MAINTENANCE OF STORAGE EQUIPMENT AND MAINTENANCE OF PARTICULAR I AND FLYTANDE MEDIUM | |
| JPH0755827A (en) | Current meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071012 |