SU1155931A1 - Способ измерени скорости звука в высокотемпературных потоках - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОТОКАХ, заключающийс  в том, что в исследуемом потоке на заданном рассто нии располагают друг против друга излучатель и приемник акустических коле-.. баний, рабочие поверхности которьк параллельны направлению потока, возбуждают импульс акустических колебаний , принимают его, приемник перемещают по направлению потока до получени  максимальной амплитуды прин того импульса, измер ют врем  распространени  этого импульса и по этому времени определ ют скорость звука в потоке, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет устранени  вли ни  тепловых пограничных слоев на рабочих поверхност х излучател  и приемника, излучатель перед перемещением приемника поворачивают рабочей поверхностью до (/ получени  минимального времени расС пространени  импульса акустических колебаний между излучателем и приемником .

Description

ел

О1

ее

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  определени  состо ни  среды путемИзмерени  скорости звука в ней.

Известен способ измерени  скорости звука, основанньй на измерении времени прохождени  ультразвука в материалах, заключающийс  в том, что зондирующий ультразвуковой импульс пропускают от излучающего до приемного преобразовател  через исследуемьй материал, фиксируют врем  задержки акустического импульса в контролируемой среде и по нему определ ют скорость звука в материале 1J.

Недостатком этого способа  вл етс  низка  точность измерений в высокотемпературных потоках. Это св зано с тем, что при измерени х в высокотемпературных потоках на актив- ных поверхност х излучающего и приемного преобразователей образуютс  тепловые пограничные слои, толщины которых мен ютс  пропорционально коню квадратному из рассто ни  от переднего кра  активных поверхностей волноводных Преобразователей. Это приводит к искривлению траектории распространени  акустического сигнала в контролируемой высокотемпературной среде и, тем самым, к значительным погрешност м измерений. Кроме того, существуюрщй в потоках сно акустического сигнала в сторону те чени  среды искажает диаграммы направленностей преобразователей. Это уменьшает амплитуду сигнала на входе приемника и точность измерени  скорости звука.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату кпредлагаемому  вл етс  способ изм рени  скорости звука в высокотемпературных потоках, заключакидийс  в

.том, что в исследуемом потоке на заданном рассто нии располагают друг против друга излучатель и приемник акустических колебаний, рабочие поверхности которых параллельны напра

лению потока, возбуждают импульс акустических колебаний, принимают его, приемник перемещают по направлению потока до получени  максимальной амплитуды прин того импульса, измер ют врем  распространени  зтог

импульса и по этому времени определ ют скорость звука в потоке С 23.

Однс1ко зтот способ имеет большие погрешности при измерении, вызванные искривлением траектории распространени  акустического импульса, обусловленным непосто нством толщины тепловых пограничных слоев на рабочих поверхност х преобразователей.

Цель изобретени  - повьпцение точности измерени  за счет устранени  вли ни  тепловых пограничных слоев на рабочих поверхност х излучател  и приемника.

Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу и-змерени  скорости звука в высокотемпературных потоках , заключающемс  в исследуемом потоке на заданном рассто нии располагают друг против друга излучатель и приемник акустических колебаний , рабочие поверхности которых параллельны направлению потока, возбуждают импульс акустических колебаний , принимают его, приемник перемещают .по направлению потока до получени  максимальной,амплитуды прин того импульса, измер ют врем  распространени  эТого импульса и по этому времени определ ют скорость звука в потоке, излучатель перед перемещением приемника поворачивают рабочей поверхностью до получени  минимального времени распространени  импульса акустических колебаний между излучателем и приемником.

Способ измерени  скорости звука в высокотемпературных потоках осуществл етс  следующим образом.

Акустические излучающий и приемный преобразователи ввод тс  в высокотемпературный поток-и располагаютс  друг против друга на заданном рассто нии. При этом преобразователи устанавливают таким образом, чтобы их рабочие поверхности бьши параллельны направлению потока. Это обеспечивает перпендикул рное распространение импульса по отношению к вектору скорости.потока. Снос этого импульса потоком не вли ет на врем  задержки сигнала в исследуемой среде и на результат измерени  скорости звука.

Возбуждают излучением импульс акустических колебаний. В высокотемпературном потоке температура рабочих поверхностей преобразователей

3

всегда ниже температуры среды. Это приводит к тому, что на этих поверхност х по вл ютс  тепловые пограничные слои, толщина которых н посто нна по поверхности преобразователей . Из-за этого имеютс  значительные температурные градиенты, првод щие к искривлению траектории распрост)анени  ультразвукового импульса .

Искривление траектории приводит к увеличению пути распространени  сигнала и тем самым к увеличению времени распространени  сигнала в среде, что увеличивает погрешности измерени  скорости ультразвука. того, акустическа  волна на г поверхность приемника падает под некоторым углом, что снижает амплитуду прин того сигнала и соответственно точность измерени .

С целью уменьшени  этик norpehностей излучатель поворачивают рабочей поверхностью до получени  минимального времени распространени  импульса акустических колебаний между преобразовател ми. При этом траектори  распространени  импуль559314

са практически перпендикул рна к поверхности приемника и к направлению потока. Кроме укорочени  траектории распространени  поворот излучател  приводит к тому, что акустический импульс достигает поверхности приемника более синфазно, что увеличивает амплитуду сигнала йа входе приемника и точность провоtO димых измерений. Затем приемник

перемещают по направлению потока до получени  максимальной амплитуды прин того импульса. При таких поло-, жени х преобразователей измер ют ;;

5 врем  распространени  И1 1ульса упругих колебаний и с учетом прот женности базы прозвучивани  определ ют скорость звука в исследуемой среде.

0 Использование предпагаемого способа измерени  скорости звука в высокотемпературных потоках позвол ет повысить точность измерени , поскольку при вращении излучател 

5 и смещении приемника устран етс  вли ние тепловых пограничных слоев на рабочих поверхност х преобразователей .

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОТОКАХ, заключающийся в том, что в исследуемом потоке на заданном расстоянии располагают друг против друга излучатель и приемник акустических коле-.. баний, рабочие поверхности которых параллельны направлению потока, возбуждают импульс акустических колебаний, принимают его, приемник перемещают по направлению потока до получения максимальной амплитуды принятого импульса, измеряют время распространения этого импульса и по этому времени определяют скорость звука в потоке, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения влияния тепловых пограничных слоев на рабочих поверхностях излучателя и приемника, излучатель перед перемещением приемника поворачивают рабочей поверхностью до получения минимального времени распространения импульса акустических колебаний между излучателем и приемником .

   ' Сл ! СЛ sc*:

   1 1—

   1 . 1155931