SU842509A1 - Способ измерени размеров прозрачныхКАпЕль - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптическим способам измерения, а именно к фотографированию летящих капель в газовом потоке.

Известны оптические способы измерений мелкости распиливания, основан ные на использовании явлений рассеивания, отражения, преломления, поглощения, интерференции и дифракции при помощи прохождения светового луча через струю распыленного топлива Ш .

Однако способы не позволяют точно замерять размеры капель, зависят от · многих факторов при измерении и не 15 дают картину распределения капель по размерам в газовом потоке. Не- . четкое изображение большинства капель на микрофотографиях затрудняет ведение автоматического подсчета и 20 сильно увеличивает трудоемкость методов анализа размеров.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения размеров прозрачных 25 капель, при котором направляют свет от источника через образец на светоприемник и осуществляют съемку капель. Этим способом можно получить только одну микрофотографию за одну съемку. 30

Для получения нескольких микрофотографий производят съемку на пленку, движущуюся в направлении полета капель, при серии вспышек мощного разрядника с определенной заранее заданной частотой р23.

Недостатком этого способа является малая точность измерения размеров капель. Капли, расположенные вне плоскости наводки, на микрофотографии получаются расплывчатыми, причем масштаб их изображения изменяется по мере удаления от объектива. Небольшое количество измеряемых капель вследствие попадания в объектив ограниченного участка струи приводит к необходимости получения большого количества микрофотографий. Внутри струи трудно получить надежные снимки капель, а введение внутрь нее объектива или другого устройства вызывает ее возмущение, что нарушает действительную картину распределения капель в этом месте.

Цель изобретения - увеличение точности измерения размеров капель в газовом потоке.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения размеров прозрачных капель, при осуществлении которого направляют свет от источника через образец на светоприемник, осуществляют съемку капли, угол между падающим светом от источника и осью светоприемника выбирают так, чтобы на изображении капли получилось два блика, размеры которых.меньше диаметра капли, и по расстоянию между центрами этих бликов определяют диаметр капли.

При этом устанавливают два источника направленного света так, чтобыслабый блик от одного источника накладывался на сильный блик от другого и наоборот.

Кроме того, углы освещения к оси светоприемника выбирают от 40 до 60°.

На фиг. 1 дана схема прохождения лучей через каплю; на фиг. 2 - зависимость отношения расстояния между серединами бликов к диаметру капли от угла падения света.

Способ осуществляется следующим образом.

В предлагаемом способе фотографирования капель выбор положения осветителей играет первостепенную роль. При освещении капель во время фотографирования в систему светоприемника, например в оптическую систему фотоаппарата, попадают блики от· капли как отражённые, так и преломленные и на фотографии получаются комбинации бликов, по которым трудно определить размеры капли. Это вызывается тем, что капля не представляет собой однородный шарик, отражающий свет, а прозрачную среду, обладающую свойством преломлять световые лучи.

Для обработки методики фотографирования с целью нахождения оптимального положения осветителей проводят специальную серию опытов, при которых фотографируют Отдельную висящую каплю при разных положениях осветителей и выясняют, что при всех положениях капля светится.не вся целиком. Отдельные блики с размерами, гораздо меньшими размеров капли, при движении ее оставляют светлые полосы, по ширине которых нельзя судить о размере капли.

Свет, падающий на прозрачную каплю в диапазоне углов от 40 до 60°, частично отражается и в мёсте, откуда он отражается в объектив фотоаппарата, на фотографии получается блик отражения. Преломленный свет проходит сквозь каплю, преломляется вторично и выходит в воздух в том месте, откуда выходящий преломленный свет попаДает в объектив, и на фотографии получается блик преломления. В большей части диапазона углов попадания света блик преломления гораздо интенсивнее блика отражения, так как большая часть света не отражается от капли, а проходит .сквозь нее.

Кроме бликов отражения и преломления, появляются более слабые блики, порожденные многократным отражением и преломлением, но они практически не видны на фотографиях, поэтому о размере капли можно судить по расстоянию между серединами бликов,' которые оставляют светлые полосы на фотографиях.

Таким образом, угол между источником и светоприемником выбирается таким, что на изображении капли по- . лучаются два блика: отражения и преломления. Расположение бликов видноиз схемы прохождения лучей через каплю (фиг.1). Расстояние 6 междусерединами бликов зависит от угла γ между источником и светоприемником. Из зависимости отношения расстояния В между серединами бликов к диаметру dk капли от угла падения света (фиг.2) видно, что оптимальный угол падения света близок' к 45°и в диапазоне углов 40-60° расстояние между бликами слабо зависит от угла, пуи этом указанное расстояние состав?ляет 0,92 dk.

Так как яркость-блика преломления меньше блика отражения при угле падения света 45° то для облегчения идентификации и обработки изображений капель на фотоматериалах дополнительно ставится второй источник света, расположенный симметрично первому относительно оптической оси светоприемника.

Вследствие этого блики отражения первого источника совмещаются с бликами преломления второго и наоборот. Таким образом, на фотоизображении имеем всего два блика одинаковой яркости, расстояние между которыми однозначно характеризует диаметр капли.

Использование предлагаемого способа позволяет более точно вести исследования распыливания жидкостей и горючего в форсунках двигателей и тем самым определять правильный их расход, а также более точно изучать процессы, происходящие при срыве и дроблении пленки жидкости газовым потоком в теплообменниках, массообменных аппаратах и газожидкостных сепараторах.

Claims (3)

1. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПРОЗРАЧНЫХ КАПЕЛЬ которого направл ют свет от источник через образец на светоприемник, осуществл ют съемку капли, угол межд Псодающим светом от источника и осью светоприемника выбирают так, чтобы на изображении капли получилос два блика, размеры которых,меньше диаметра капли, и по рассто нию межд центрами этих бликов определ ют диаметр капли. При этом устанавливают два источника направленного света так, чтобыслабый блик от одного источника накладывалс  на сильный блик от другого и наоборот. Кроме тоЪо, углы освещени  к оси светоприемника выбирают от 40 до 60° На фиг. 1 дана схема прохождени  лучей через каплю; на фиг. 2 - зависимость отношени  рассто ни  между серединами бликов к диаметру капли о угла падени  света. Способ осуществл етс  следующим образом. В предлагаемом способе фотографировани  капель выбор положени  освет-1телёй играет первостепенную роль. При освещении капель во врем  фотографировани  в систему светоприемника , например в оптическую систему фотоаппарата, попадают блики от капли как отражённые, так и преломленные и на фотографии получаютс  комбинации бликов, по которым трудно определить размеры капли. Это вызываетс  тем, что капл  не представл ет собой однородный шарик, отражаю щий свет, а прозрачную среду, обладающую свойством преломл ть световые лучи. Дл  обработки методики фотографи ровани  с целью нахождени  оптимального положени  осветителей прово д т специальную серию опытов, при которых фотографируют отдельную вис щую каплю при разных положени х осв тителей и вы сн ют, что при всех по ложени х капл  светитс  не вс  цели ком. Отдельные блики с размерами, го раздо меньшими размеров капли, при движении ее оставл ют светлые полосы по ширине которых нельз  судить о размере капли. Свет, падающий на прозрачную каплю в диапазоне углов от 40 до 60, частично отражаетс  и в месте, откуда он отражаетс  в объектив фот аппарата, на фотографии получаетс  блик отражени . Преломленный свет проходит сквозь каплю, преломл етс  вторично и выходит в воздух в том месте, откуда выход щий преломленны свет попадает в объектив, и на фото графии получаетс  блик прелоьшени . В большей части диапазона углов попадани  света блик преломлени  гораздо интенсивнее блика отражени , так как больша  часть света не тражаетс  от капли, а проходит квозь нее. Кроме бликов отражени  и преломени , по вл ютс  более слабые блии , порожденные многократным отраением и прело шением, но они пракически не видны на фотографи х, оэтому о размере капли можно судить по рассто нию между серединами бликов , которые оставл ют светлые полосьа на фотографи х. Таким образом, угол между источником и светоприемником выбираетс  таким, что на изображении капли по- . лучаютс  два блика: отражени  и преломлени . Расположение бликов видноиз схемы прохождени  лучей через каплю (фиг.1). Рассто ние 6 междусерединами бликов зависит от угла -у между источником и светоприемником. Из зависимости отношени  рассто ни  6 между серединами бликов к диаметру dk капли от угла падени  света (фиг.2) видно, что оптимальный угол падени  света близок к 45°и в диапазоне углов 40-60 рассто ние между бликами слабо зависит от угла, при этом указанное рассто ние состав л ет 0,92 dk. Так как  ркость-блика преломлени  меньше блика отражени  при угле падени  света 45 ,, то дл  облегчени  идентификации и обработки изображений капель на фотоматериалах дополнительно ставитс  второй источник света, расположенный симметрично первому относительно оптической оси светоприемника. Вследствие этого блики отражени  первого источника совмещаютс  с бликами преломлени  второго и наоборот. Таким образом, на фотоизображении имеем всего два блика одинаковой  ркости, рассто ние между которыми однозначно характеризует диаметр капли. Использование предлагаемого способа позвол ет более точно вести исследовани  распыливани  жидкостей и горючего в форсунках двигателей и тем самым определ ть правильный их расход, а также более точно изучать процессы, происход щие при срыве и дроблении пленки жидкости газовым потоком в теплообменниках, массообменных аппаратах и газожидкостных сепараторах. Формула изобретени  , 1. Способ измерени  размеров прозрачных капель, при осуществлении которого направл ют свет от источника через образец на светоприемник , осуществл ют съемку капли, отличающ ийс  тем, что, с целью увеличени  точности измерени  размеров капель в газовом потоке , угол между падающим светом от источника и осью светоприемника выбирают так, чтобы на изображении капли получилось два блика, размеры которых меньше диаметра капли, и по рассто нию между центрами этих бликов определ ют диаметр капли.
2. 2. Способ по п.1, отличающийс  тем, что устанавливают два источника направленного света так, чтобы слабый блик от одного источника накладывалс  на сильный блик от другого и наоборот.
3. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что углы освещени  к оси светоприемника выбирают от 40 до 60°.

   5 Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1. Авторское свидетельство СССР № 387265, кл. G 01 N 15/02, 1969. Q 2. Лыловский А.С. Распыливание топлива в судовых дизел х. - Судостроение . Л., 1971, с. 11 (прототип ) .

   Фиг 1