Устройство для измерения скорости потока частиц

Номер патента: 5937

Опубликовано: 30.03.2004

Авторы: Изоитко Владимир Михайлович, Буйкус Кястас Вито

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЧАСТИЦ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Изоитко Владимир Михайлович Буйкус Кястас Вито(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Устройство для измерения скорости потока частиц, содержащее смонтированные в корпусе на одной оптической оси объектив и зеркало, кинематически связанное с электрическим приводом и электрическим регистратором числа оборотов привода, соединенных с блоком управления приводом, причем ось вращения зеркала параллельна главной плоскости объектива, отличающееся тем, что содержит установленную в корпусе матрицу светочувствительных микродатчиков, закрепленную в плоскости, параллельной плоскости, образованной оптической осью объектива и осью вращения зеркала, для получения развертки светящегося пучка линии треков частиц и электрически соединенную с компьютером, снабженным обратной связью с блоком управления приводом, а зеркало выполнено в виде призмы с основаниями из равносторонних многоугольников с зеркальными боковыми гранями, перпендикулярными оптической оси объектива. 5937 11160827 1, 1997.4729109 , 1988.01237459 , 1989.04218776 , 1992. Изобретение относится к области измерения скоростей потоков частиц и может быть использовано для измерения скорости потока частиц при термической металлизации и плазменных потоков, а также других потоков, способных излучать или отражать световой поток. Известен высокоскоростной фоторегистратор, содержащий смонтированные на одной оптической оси объектив и экран либо фотопленку, ограничивающими возможность автоматизации и дистанционность процесса измерения скорости потока частиц, между которыми установлено плоское зеркало с возможностью вращения вокруг своей оси,параллельной главной плоскости объектива, которое кинематически связано с электрическим приводом, снабженным регулятором числа оборотов, тахогенератором со стрелочным указателем числа оборотов и электронно-лучевым тахоскопом 1. Известно также устройство для измерения скорости потока частиц 2, содержащее смонтированные на одной оптической оси объектив и экран с матовой поверхностью, между которыми расположено плоское зеркало, установленное с возможностью вращения вокруг своей оси, параллельной главной плоскости объектива, и кинематически связанное с электрическим приводом, снабженным регулятором числа оборотов, и тахогенератором,электрически связанным со стрелочным вольтметром. Известное устройство обеспечивает возможность измерения скорости потока частиц путем совмещения развертки светящейся линии треков частиц с фиксированной на матовом экране под определенным углом к оптической оси объектива контрольной линией посредством изменения числа оборотов в единицу времени привода вращения зеркала поворотом ручки регулятора числа оборотов в нужную сторону и снятия показаний скорости потока частиц с тарированной под число оборотов в единицу времени шкалы стрелочного вольтметра, показывающего вырабатываемую ЭДС. Тарировка шкалы вольтметра производилась по математическому выражению связи ЭДС, вырабатываемой тахогенератором привода вращения зеркала, со скоростью потока частиц через скорость вращения зеркала. Наблюдение отклонения развертки светящейся линии треков частиц на матовом экране прибора, находящегося в непосредственной близости от светящегося потока частиц, и последующее совмещение ее с контрольной линией поворотом ручки регулятора числа оборотов в единицу времени привода вращения зеркала не обеспечивает достаточной точности, оперативности и дистанционности измерения для прибора активного контроля. Техническая задача изобретения - автоматизация, повышение точности и обеспечение дистанционности процесса измерения скорости потока частиц при термической металлизации и плазменных потоков, а также других потоков, способных излучать или отражать световой поток. Это достигается тем, что устройство для измерения скорости потока частиц, содержащее смонтированные в корпусе на одной оптической оси объектив и зеркало, кинематически связанное с электрическим приводом и электрическим регистратором числа оборотов привода, соединенных с блоком управления приводом, причем ось вращения зеркала параллельна главной плоскости объектива, содержит установленную в корпусе матрицу светочувствительных микродатчиков, закрепленную в плоскости, параллельной плоскости,образованной оптической осью объектива и осью вращения зеркала, для получения развертки светящегося пучка линии треков частиц и электрически соединенную с компьютером, снабженным обратной связью с блоком управления приводом, а зеркало выполнено в 2 5937 1 виде призмы с основаниями из равносторонних прямоугольников с зеркальными боковыми гранями, перпендикулярными оптической оси объектива. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит смонтированные в корпусе 1 на одной оптической оси 2 объектив 3 и зеркало 4 в виде призмы с основаниями из равносторонних многоугольников с зеркальными боковыми гранями, перпендикулярными оптической оси 2 объектива 3. Зеркало 4 кинематически связано с электрическим приводом 5 и электрическим регистратором числа оборотов привода 6 (тахогенератор или импульсный датчик, например Холла),которые электрически связаны с блоком управления приводом 7. Матрица светочувствительных микродатчиков 8 закреплена в плоскости 9, параллельной плоскости, образованной оптической осью 2 объектива 3 и осью вращения зеркала 4. Центр окружности, на которой лежит дуга с матрицей микродатчиков 8, расположен в точке пересечения линии 10, находящейся в плоскости матрицы микродатчиков 8 и параллельной оптической оси 2 объектива 3, и развертки 11 светящейся линии треков частиц потока 12, что позволяет составить для вычисления на компьютере 13 физико-математическое выражение связи скорости частиц потока 12 со скоростью развертки 11 светящегося пучка линии треков частиц потока 12 через частоту вращения зеркала 4 и выполнить с помощью компьютера 13 автоматический контроль за отклонением развертки 11 светящейся линии треков частиц потока 12 относительно микродатчиков. Блок управления приводом 7 и матрица микродатчиков 8 электрически соединены с компьютером 13. Устройство работает следующим образом. После того, как поток частиц 12 стабилизируется, корпус 1 устройства устанавливают объективом 3, обращенным к потоку частиц 12, так, что ось вращения призмы 4 становится параллельной потоку частиц 12 и плоскости объектива 3, на расстоянии от потока частиц 12 до объектива 3, равном оптической базе устройства и обеспечивающем четкое изображение развертки 11 в плоскости 9 матрицы микродатчиков 8 при выбранном масштабе изображения, определяемом конструкцией устройства. Включают блок управления приводом 7 вместе с приводом 5 зеркала 4 в электрическую сеть и запускают на выполнение заложенную в компьютер 13 программу, написанную на одном из алгоритмических языков программирования. Компьютер 13, выполняя команды программы, через блок управления приводом 7 в пошаговом режиме повышает частоту вращения привода 5. Матрица светочувствительных микродатчиков 8 регистрирует свет от падающей на него развертки 11 светящегося пучка линий треков частиц потока 12 как изменение параметра электрической величины на своих выводных контактах. Ширина развертки 11 зависит от силы светового излучения светящегося пучка линий треков частиц потока 12 чем больше силы светового излучения светящегося пучка линий треков частиц потока, тем больше ширина развертки. Снятый с матрицы микродатчиков 8 параметр электрической величины направляется в компьютер 13. При попадании развертки 11 светящегося пучка линий треков частиц потока 12 на матрицу микродатчиков 8 компьютер 13 через блок управления приводом 7 продолжает повышать частоту вращения зеркала 4 до задействования максимального количества микродатчиков, у которых максимальное значение параметра электрической величины на выводах. Компьютер 13 снимает данные с электрического регистратора числа оборотов привода 6 (вырабатываемую ЭДС тахогенератором или число импульсов датчика) и рассчитывает частоту вращения зеркала 4 по формуле для тахогенератора,где Е - электродвижущая сила, В, где С - количество импульсов датчика за отрезок времени- отрезок времени, мин. Затем рассчитывает скорость развертки по формуле,30 где- количество граней призмы 4- отношение длины окружности к ее диаметру- расстояние от поверхности зеркала 4 до плоскости 9 матрицы микродатчиков 8, м. Компьютер 13 определяет микродатчик из матрицы 8, находящийся на середине развертки 11 светящегося пучка линий треков частиц потока 12 по заложенным в память компьютера данным расположения микродатчиков и полученным данным значений параметров электрической величины на выводах микродатчиков. Скорость потока частиц вычисляется по формуле, 22 где М - масштаб изображения. Для измерения скорости потока частиц, способного отражать световой поток (металлическая дробь и др.), необходимо использовать искусственный источник непрерывного света, световой поток которого направлен перпендикулярно к потоку частиц со стороны устройства, параллельно его оптической оси и в непосредственной близости от него. Процесс измерения скорости происходит без непосредственного участия оператора,чем обеспечивается автоматизация измерений. Замена визуального контроля на контроль посредством микродатчиков и компьютера повышает точность, скорость вычислений и измерений. Наличие электрической связи между компьютером и прибором обеспечивает дистанционность проведения процесса измерений. Компьютер проводит также анализ измеренной скорости потока частиц и дает рекомендации по оптимизации параметров процесса распыления частиц для достижения максимальной или необходимой скорости потока частиц. Посредством компьютера возможна автоматическая коррекция параметров процесса распыления частиц согласно рекомендациям или требованиям. Источники информации 1. Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. - М. Наука, 1964. - С. 71-82. 2. А.с. 553537 СССР, МПК 01 Р 5/00, 1997. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: G01P 5/00

Метки: частиц, измерения, устройство, скорости, потока

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-5937-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-skorosti-potoka-chastic.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство для измерения скорости потока частиц</a>

Похожие патенты