SU1041883A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор электрических колебаний, ультразвуковой излучатель, подключенный к генератору, теневой прибор оптическа  ось которого перпендикул рна оси ультрэзвукового излучател , и регистрирующую аппаратуру, о т л ичающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены матрица фотоприемников, установленна  в области образовани  i .теневой картины теневого прибора, оптическа  решетка, установленна  .перед матрицей фотоприемников, многоканальный управл емый фильтр электрических колебаний, многоканальный фазометр и микропроцессор, ;при этом выходыматрицы фотоприем НИКОВ через многоканальный управ:л емый фильтр соединены смнoгoкa:нaльным фазометром, выходы которого через микропроцессор соединены с регистрирующей аппаратурой, а управл ющий вход многоканального управ л емого фильтра электрических колебаний соединен с выходом генератора с S электрических колебаний, причем штрихи оптической решетки наттравле (/) ны вдоль-матрицы фотоприёмников перпендикул рно оптической оси теневого прибора, а рассто ние кюжду центрами ;фотоприемников матрицы равно шагу оптической решетки. i J X г 00 Об ОР

Description

Изобретение относитс  к иэмерительной технике и может быть использовано дл  измерений полей температуры в реальном масштабе времени бесконтактными оптическими и акустическими средствами.

Известны акустические термометры работа которых основана на измерении скорости звука в среде l .

Недостатком акустических термометров  вл етс  интегральный (вдоль акустического луча) характер измерений температуры и невозможность измерени  полей температур.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  и-змерени  температуры , содержащее генератор электрических колебаний,ультразвуковой излучатель, подключенный к генератору , теневой прибор, оптическа  ось которого ортогональна оси ультраэвукового излучател , и регистрирующую аппаратуру 2 .

В известном устройстве с помощью теневого прибора осуществл етс  визуализаци  акустических волн. По полученной теневой картине определ ют длину и скорость звука в различ-; ных област х вдоль акустического луча, по которым суд т о поле температур в исследуемой среде.

Недостатком такого устройства  вл етс  необходимость длительной обработки получаемых результатов и невысока  точность измерений, св занные с необходимостью про влени  фотоматериала и измерением линейных величин (длин волн ультразвука) на полученных негативах.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности, измерени  температуры

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  температуры, содержащее генератор электрических колебаний ,ультразвукон вой излучатель, подключенный к генератору , теневой прибор, оптическа  ось которого перпендикул рна оси ультразвукового излучател , и регистрирующую аппаратуру, введены матрица фотоприемников, установленна  в области образовани  теневой картины теневого прибора, оптическа  решетка, установленна  перед матрицей фотоприемников, многоканальный управл емый фильтр электрических колебаний, многоканальный фазометр и микропроцессор, при этом выходы матрицы фотоприемников через многоканальный управл емый фильтр соединены с многоканальным фазометром , выходы которого через мцкропроцессор соединены с регистрирующей аппаратурой, а управл ющий вход многоканального управл емого фильтра электрических колебаний

соединен с выходом генератора электрических колебаний, причем штрихи оптической решетки направлены вдоль матрицы фотоприемников перпендикул рно оптической оси тенвого прибора, а рассто ние между центрами фотоприемников матрицы равно шагу оптической решетки.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор электрических колебаний 1, ультразвуковой излучатель 2, подключенный к выходу генератора 1, теневой прибор 3-7, оптическа  ось которого ортогональна оси ультразвукового излучател  2. Теневой прибор выполнен в виде источника света 3, передающей оптической системы 4, приемной оптической системы 5, ножа Фуко и объектива 7. , В плоскости образовани  теневой картины теневого прибора 3 7 установлена оптическа  решетка 8, перекрывающа  матрицу 9 фотоприемников . Выходы матрицы фотоприемников подключены ко входу многоканального управл емого фильтра электрических колебаний

10,выходы которого подключены ко входам многоканального фазометра

11,причем выход первого фотоприемника матрицы 9 соединен через фильт 10 с первым входом первого канала фазометра 11, выход второго фотоприемника - со вторым входом первог канала фазометра 11 и первым входом его второго канала, выход третьего фотоприелшика - со вторым входом второго и первым входом третьего канала фазометра 11 и т.д. Выходы многоканального фазометра 11 соединены со входами микропроцессора 12,

а выход последнего - с регистрирующей аппаратурой 13.:

Управл ющий ход многоканбшьного управл емого фильтра 10 соединен с §ыходом генератора электрических колеба1ний 1. Рассто ние между центрами фотоприемников матрицы 9 равно шагу оптической решетки 8, При этом каждому светопропускакадему участку, решетки 8 соответствует сво фотоприемник матрицы 9.

Направление решетки 8 перпендикул рно оптической оси теневого приеЗ(Ора ( в плоскости чертежа) .

Устройство работает следующим 66pai3OM.

Включают генератор 1 и ультразвуковой излучатель 2, В исследуемой среде распростран етс  ультразвукова  волна 14, у которой рассто ни  между гребн ми Л различны, если температура среды вдоль акустического луча отличаетс  от гребн  к гребню. .

Теневой прибор 3-7 позвол ет визуализировать ультразвуковую волну 14 в виде темных и светлых полос, распростран ющихс  в плоскости чертежа сверху вниз со скоростью С, завис щей от температуры газа

(i):

;c4KRT/ju,i

где у - отношение удельных теплоемкостей;

, R - универсальна   газова  посто нна ;

|U - молекул рна  масса тела. . дЬ  измерени  скоростей звука в различных точках вдоль акустического луча служит матрица 9 фотоприемникрв , перекЕита  оптической решеткой в.Частота генератора 1 выбираетс  такой, чтобы с одной стороны рассто ние между теневыми изобраени ми гребней ультразвуковой волны 14 было по крайней мере на пор док больше шага решетки 8, ас ругой стороны - меньше характерного размера неоднородностей температуры вдоль акустического луча. (

Двига сь вдоль матрицы фотопбиемников 9, изображение ультразвуковой волны поочередно вызывает перераспределение осйещенностей на соседних фотоприемниках и н4 вырА 1Х последних возникает послеовательность синусоидальных олё-. баний, сдвинутых между собой /по

фазе -|дф.с011Л(С + иЫЛ|СоЛсД1у b)

где (О - 2ft - частота генерйтОра 1; L - шаг решетки 8; М - масштаб из ображени  теневого прибора 3-7}

Cg - фазова  скорость ультраэвуковой волны при температуре

Ф . .

ID f

uC(i) - средн   пульсационна  составл юща  скорости ультразвуковой волны на базе измерени  LM. при этом

LW c bu;j ax .t)dx-co. (з;

о.

Частота гармонических электричес , ких колебаний на выходах фотоприемников равна частоте генератора 1, поэтому управл емый многоканальный фильтр 10 позвол ет в максимальной степени исключить вли ние помех и повысить соотношение сигнал - шум . и стабильность работы многоканального фазометра 11.

Микропроцессор 12 обрабатывает полученную информацию согласно алгоритму , определ емого по формулам

W --(3). Регистрирующа  аппаратура 13, выполненна  в виде многоканального самописца или вибраторного осциллографа , позвол ет регистрировать временные изменени  температура одновременно в нескольких.точках исследуемой среды

Предлагаемое устройство дл  измерени  температуры исследует пол  температур в реальном масштабе времени и позвол ет исключить субъективные погрешности при обработке результатов измерений, т.е. повысить точность исследований по сравнению с прототипом.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее генератор электрических колебаний, ультразвуковой излучатель, подключенный к генератору, теневой прибор, оптическая ось которого перпендикулярна оси ультразвукового излучателя, и регистрирующую аппаратуру, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения Точности измерения, в него введены матрица фотоприемников, установленная в области образования * теневой картины теневого прибора, оптическая решетка, установленная .перед матрицей фотоприемников, многоканальный управляемый фильтр электрических колебаний, многоканальный фазометр и микропроцессор, при этом выходы·матрицы фотопрйемников через многоканальный управляемый фильтр соединены с многоканальным фазометром, выходы которого через микропроцессор соединены с регистрирующей аппаратурой, а управляющий вход многоканального управляемого фильтра электрических колебаний соединен с выходом генератора электрических колебаний, причем штрихи оптической решетки направлены вдоль матрицы фотоприёмников перпендикулярно оптической оси теневого прибора, а расстояние между центрами фотоприемников матрицы равно шагу оптической решетки.

   SU „.,1041883