Способ определения концентрации фазовых микронеоднородностей в потоке жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5/ 5 601 Й 15/02, 6 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР.l К АВ идко- свещанного тографию и ультапоток жарат, опостояакрофоотограпо рез ов и Н.Н,Немцев В.ОСоарес Й.С Вц 1 Ые естга п соама ватегз: агпа Оеорпузса 1 Вез 1979,-3766,Мцйеагп РЛ, РЬотодгарЫс ЬцЬИе рорц 1 абопз Хгоа ат зеа. - )оцгпаЗеаррузсас 92, р. 14553-14585,овых микронеодо формуле: Предлагаемое изобретение относится к области измерений характеристик фазовой структуры жидкости и может быть преимущественно использовано в гидроакустике при исследовании процессов распространения и трансформации акустических сигналов под водой.Целью предполагаемого изобретения является повышение информативности определений путем увеличения объема исследуемой жидкости при концентрациях не менее 10 ед/м.Укаэанная цель достигается тем, что в способе, заключающемся в разовом и ориентйрованном навстречу потоку жидкости макрофотографировании исследуемого объема жидкости, расположенного в поле щелевого света и определяемого границами резко-изображаемого пространства объектива и площадью кадра в предметной плоскости объектива, разовое макрофотографираваниеосуществляют в поле постоянного щелевого днор маж оан но сир оне но ция), с;а жидкой способ ает крите- вводится рмироваи,опреде- площади(56) 1, ЗоЬпзопрорцЬабоп апб зрЬотодгарЫе - Лоцч 84, й. с 7, р. 3762, чЧаЮ АЛ,п)евзцгегпептз о 1ЬгеаЫпд а 1 пб юачезВез., 1988, ч. 87, И(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ФАЗОВЫХ МИКРОНЕОДНОРОД НОСТЕЙ В ПОТОКЕ ЖИДКОСТИ(57) Сущность изобретениясти, набегающий на фотоаппют щелевым источникомсвета, производят разовое м фирование, анализируют фопределяют концентрациютам анализа. 1 ил. света, а концентрацию ф народностей определяю п Ич=стей в единице исследуемого объести, ед/мз;и - счетное количество зафиных на фотокадре фазовых микродностей, ед3 - площадь каура в предмескости объектива, м ;с - время наблюдений (экспоз0 - скорость движения потасти,м/с.Таким образом, предлагаемьпо сравнению с прототипом отвечрию "новизна", поскольку в немсовершенно новое действие па фонию объема исследуемой жидкастляемого уже как произведениекадра в предметной плоскости объективана вектор скорости потока жидкости и время экспозиции. Кроме того, предлагаемыйспособ соответствует критерию "существенные отличия", поскольку отличительного признака, связанного с определениемконцентрации микронеоднородностей порезультатам разового макрофотографирования в поле постоянного щелевого света,не обнаружено в других аналогичных решениях,Сущность способа заключается в том,что разовое макрофотографирование осуществляется в поле постоянногощелевогосвета, по полученной фотореализации подсчитывают количество зафиксированныхфазовых микронеоднородностей, например, пузырьков воздуха, а их концентрациюопределяют по формуле (1).Определение концентрации фазовых 20микронеоднородностей в потоке жидкостиосуществляют следующим образом. Измерительное устройство, с помощью которогореализуется способ, опускают с борта дрейфующего судна (или с платформы) на заданный горизонт измерений, Измерительноеустройство должно иметь в своей конструкции элементы, обеспечивающие ориента-.цию устройства в потоке жидкости такимобразом, чтобы вектор скорости течения ЗОжидкости был направлен в объектив фотоустройства, Этим элементом может бытьхвостовое оперение (флюгер), разворачивающее устройство по течению, Фотосъемкадолжна проводиться в темное время суток, З 5либо на горизонтах, куда естественный светпрактически не проникает. Это необходимодля того, чтобы во время экспозиции кадране происходило засветки его естественнымсветом. Макрофотографирование фазовых 40микронеоднородностей осуществляют наразовый (единичный) кадр, т.е, в режимеоткрытого затвора фотоаппарата без перемотки пленки, Экспозиция кадра начинается в момент включения источника 15постоянного щелевого света, а заканчивается в момент его выключения. Источник щелевого света выполнен таким образом,чтобы свет, проходящий через узку)ю щелевую диафрагму(ширина "щели" равна ширине резко изображаемого пространстваобъектива, а длина - размеру кадра в предметной плоскости объектива) высвечивалобъем исследуемой жидкости, заключенныймежду ближней и дальней границами резко 55изображаемого пространства. При этом поле щелевого света должно быть расположено в плоскости, параллельной предметнойплоскости объектива. При таком расположении поля щелевого света последний не по- и падает в объектив фотоаппарата и фотопленка остается не засвеченной. Но, постольку, поскольку измерительная система находится в потоке движущейся жидкости, то через высвеченный объем жидкости могут проходить фазовые неоднородносги, например, пузырьки воздуха, которые, попадая в световую "щель", тут же дают отражение во всех направлениях, в том числе и в обьектив. На фотопленке прохождение такого пузырька будет зафиксировано в виде светящегося пятна, размеры которого зависят и от размеров самого пузырька и от размера световой "щели", Если количество постоянных щелевых источников света равно трем, и они разнесены в предметной плоскости объектива один относительно другого на 120, то на фотокадре от каждого пузырька будут высвечиваться трипятна, по которым уже однозначно можно определять. диаметры фазовых неоднородностей, Величина возможной экспозиции кадра (время измерений 1) выбирается исходя из ожидаемой скорости набегающего потока (скорости дрейфа судна) и может определяться из соображений достаточности наблюдений, например, в 1 м объема исследуемой жидкости, Тогда, при площади кадра в предметной плоскости объектива, равной 5-50 см, и скорости течения, равной в среднем 20 см/с, необходимая экспозиция(время наблюдений) будет равна 10 - 10 с(при а=Од), т.е. находится в пределах одного часа, что вполне приемлемо для исследования фазовой структуры микронеоднородностей и не противоречит условию квазистационарности, Таким образом, предлагаемый способ позволяет в реально, допустимый отрезок времени повысить информативность определений по меньшеймере на два порядка, Кроме того, при окончательной обработке отснятого фотоматериала с последующим определением дисперсного состава фазовых микронеоднородностей, мы имеем дело лишь с одним, или несколькими, отнесенными к разным уровням измерений, кадрами, что существенно упрощает предлагаемый способ в сравнении с прототипом,Технико-экономическими преимуществами предлагаемого способа по сравнению с прототипом является повышение информативности определений по меньшей мере на два порядка, а также упрощение способа за счет сокращения расходуемой пленки и времени, затрачиваемого на ее обработку. Формула изобретения Способ определения концентрации фазовых микронеоднородностей в потоке жид-.ко".,ти, заключающийся в освещении1803815 и5 Я т 0 длюег ффффф реЪметнз длосюсдсЛ -Составитель В. Беззаботновктор О. СтенинаТехред М.Моргентал Коррек фи Заказ 1052 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж, ул,Гагарина, 10 жидкости щелевым источником света в направлении, перпендикулярном потоку, ориентированному навстречу потоку макро- фотографировании освещенной жидкости, . протекающей через зону наблюдений, определяемую границами резко изображаемого пространства и площадью кадра в предметной плоскости объектива, анализе фотоизображения и определении концентрации по результатам анализа, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения информативности за счет увеличения объема исследуемой жидкости при концентрациях менее 10 ед/мэ, освещают поток жидкости источником постоянного света, производят разовое макрофотографирование, а концентрацию фазовых микронеоднородностей определяют по формуле где Юч - концентрация микронеоднородностей в единице исследуемого объема жидкости, ед/м:10 п - счетное количество зафиксированных на фотокадре фазовых микронеоднородностей, ед.;Я - площадь каура в предметной плоскости обьектива, м;15 т - время наблюдений (экспозиция), с;0 - скорость движения потока жидкости, м/с.