Устройство для измерения физических параметров пламени

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1204879 Я) 4 Е 23 Х 5/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ МИТЕТ СССР Й И ОТКРЫТИ ОПИС ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯц КА сного авиааци ован агпе МЕРЕ - ПЛАходы(71) Казанский ордена Трудового КрЗнамени и ордена Дружбы народовционный институт им. А. Н. Туполева(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕНИ, содержашее источник излучения с модулятором, объектив и приемник излучения, выходы которого соединены через посл едовател ьно включенные увкополосн ые фильтры и генераторы с модулятором, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно содержит оптический рассеиватель, невзаимные четырехполюсники и вторые генераторы, причем оптический рассеиватсль установлен между источником излучения и пламенем, приемник выполнен в виде матричного формирователя видеосигнала с параллельными выходами, а выходы генераторов соединены с модулятором через последовательно соединенн невзаимные четырсхполюсники и вторые генераторы.Изобретение относится к измерительной технике для диагностики пламени.Известно устройство дчя измерения параметров пламени концентрации и скорости частиц, температуры, давления и других, содержащее источник излучения, например лазер, приемник излучения и измерительные цепи (1.Устройство позволяет измерить лишьусредненные по пространственным координатам параметры пламени и не позволяет вы- О явить структуру пламенного факела в реальном масштабе времени.Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения физических параметров пламени, содержащее источ - ник излучения с модулятором, обьектив и приемник излучения, выходы которого соединены через последовательно включенные узкополосные фильтры и генераторы с модулятором. Поток излучения, модулированный по амплитуде колебаниями генераторов облучает обьект, например пламя. Излучение взаимодействует с объектом и воспринимается приемником. Схема соединения обеспечивает взаимную синхронизацию генераторов с дробно-кратным соотношением их частот. О значении параметра судят по ве личине частоты синхронизации (2.Недостаток известного устройства узкая функциональная возможность выявления структуры пламени. Если для этой цели применить механическое сканирование луча, то снижается точность измерения, а само измерение в реальном масштабе времени становится невозможным вследствие быстроты физических процессов в пламени.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, заключающихся в выявлении пространственного распределения параметров в реальном масштабе времени с сохранением точности измерения.Цель достигается тем, что устройство для измерения физических параметров пламени, содержащее источник излучения с модулятором, объектив и приемник излучения, выходы которого соединены через последовательно включенные узкополосные фильтры и генераторы с модулятором, дополнительно содержит оптический рассеиватель, 45 невзаимные четырехполюсники и вторые генераторы, причем оптический рассеиватель установлен между источником излучения и пламенем, приемник выполнен в виде матричного формирователя видеосигнала с параллельными выходами, а выходы генераторов соединены с модулятором через последовательно соединенные невзаимные четырехнолюсники и вторые генераторы.На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство содержит излучатель 1 с модулятором 2, оптический рассеиватель 3, обьектив 4, приемник 5 излучения в виде матричного формирователя видеосигнала, узкополосные фильтры 6, генераторы 7, невзаимные четырехполюсники 8 и вторые генераторы 9. Названные узлы связаны последовательно с помощью электрических и оптических связей и образуют вместе с объектом измерения - пламенем - замкнутую кольцевую цепь.Устройство для измерения физических параметров пламени работает следующим образом.Поток излучения, создаваемый излучателем 1, модулирован по амплитуде совокупностью частот, генерируемых измерительными цепями, С помощью оптическогорассеивателя 3 этот поток облучает подлежащую исследованию область пламени. Излучение взаимодействует с плазмой, при этом могут иметь место явления лазерноиндуцирова нной флуоресценции, комбинационного рассеяния и другие. Результат взаимодействия несет в себе информацио о таких параметрах пламени, как концентрация частиц, их скорость, давление и т. д. и также является излучением. Это излучениечерез объектив 4 фокусируется на приемнике 5, где детектируется и на каждом выходе приемника присутствуют колебания всех модулирующих частот, также содержащие в себе информацию о параметрах пламени. Каждый из узкополосных фильтров6 выделяет колебание одной частоты. Аналогично прототипу, это колебание поступает на вход синхронизации первого генератора 7, а колебание генератора 7 всвою очередь через невзаимный четырехполюсник 8 поступает на вход синхронизации второго генератора 9. Каждая пара генераторов входит в синхронный режим, причем каждая частота синхронизации, являющаяся также одной из частот модуляции излучения, изменяется сообразно с измеряемым параметром пламени на том егоучастке, изображение которого фокусируетсяна данном элементе матричного формирова -теля. Измерение параметра сводится кизмерению частоты на каждом из выходов устройства.Совокупность модулирующих частот 1 их номинальные значения) выбирается из следующих условий: удобство фильтрации, для чего частоты должны быть в достаточной степени разнесены; отсутствие перекрестного взаимодействия каналов в нелинейных элементах: в модуляторе и приемнике 1 да иным условиям удовлетворяет стандартный ряд телеметрических частот); частоты должны бьггь значительно меньше, чем скорости релаксации частиц пламени сотни МГц); частоты должны быть гораздо больше скорости процессов массопереноса в пламени (единицы кГц); частоты должны входить в полосу самого узкополосного из узлов . модулятора 1200 МГц).Все узлы устройства являются стандартными элементами. В качестве излучателя может быть применен лазер оптического1204879 Составитель И. Аксенов Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор В. Синицкая Заказ 8513/38 Тираж 515 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4диапазона мощностью сотни миливатт в непрерывном режиме. Количество каналов матричного формирователя видеосигнала определяется задачами измерения и экономическими факторами.Применение в устройстве оптического рассеивателя, невзаимных четырехполюсников и вторых генераторов, а также выполнение приемника в виде матричного формирователя видеосигнала с параллельными выходами позволяет расширить функциональ ные возможности устройства при измерении физических параметров пламени в реальном масштабе времени.