Способ определения температуры

(50 4 С 01 К 11/24 РГОдггю ВСи,и ЛЯГ..;: ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса(56) Авторское свидетельство СССР 9 658732, кл. С 01 К 11/24, 1979.Карневал Е.Г Посс Г.Л., Йоз Дж.М. Определение температуры плазмы при помощи ультразвука. - В сб.: Измерения температуры в объектах новой техники./Под ред. А.Н.Гордова, М,: Мир, 1965. 801377622 А 1(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение относится к техникеизмерения температуры. Цель изобретения - повышение точности и улучшение пространственного разрешения приопределении температуры среды. Приизменении температуры изменяется длина звуковой волны, проходящей черезсреду, а следовательно, и дифракционная расходимость волны. Отношение ам"плитуды сферической волны к амплитуде плоской волны, поступающей на приемник, является однозначной функцией температуры. 3 ил,.30 Изобретение относится к техникеизмерения температуры и может бытьиспользовано для измерения температуры газовых сред до 5000 К.Цель изобретения - повышение точности и улучшение пространственногоразрешения при определении температуры среды,Сущность изобретения заключается Ов следующем. При изменении температуры изменяется длина звуковой волны,проходящей через среду, а следовательно, и дидракционная расходимостьволны. При этом отношение амплитуды 5сферической волны к амплитуде плоской волны, поступающих на приемник,является однозначной функцией температуры,На Фиг,1 показана схема устройстна,. реализующего предлагаемый способ;на фиг.2 - зависимость отношения амплитуды сферической волны к амплитудеплоской волны от расстояния между излучателем и приемником и от скорости 25звука; на фиг,З - зависимость температуры среды от отношения А/А /А /Аогде А, А, - амплитуды сферическрйи плоской волн при опорной температуре; А и А - амплитуды сферической и плоской волн при измеряемойтемпературеУстройство содержит последовательно соединенные синхрогенератор 1, генератор 2 модулирующих импульсов, модулятор 3, ультразвуковой излучательультразвуковой приемник 5, усилитель 6, триггер 7, ключи 8 - 11, генераторы 12 и 13 заполнения, амплитудные детекторы 14 и 15, цифровые 40индикаторы 16 и 18, аналого-цифровыепреобразователи 17 и 19.Устройство работает следующим образом.Синхрогенератор 1 вырабатываетсинхроимпульсы с периодом Т повторения, которые поступают на вход триггера 7 и генератора 2 модулирующихимпульсов, который вырабатывает прямоугольные импульсы длительностьютсТ, Эти импульсы поступают на первый вход модулятора 3. В зависимостиот положения триггера 7 открыты ключи 8 и 10 и закрыты ключи 9 и 1 илинаоборот. Соответственно на второйвход модулятора поступают сигналы свыхода генератора 12 колебаний за-полнения с частотой Р, через ключ 8или с генератора 13 колебаний заполнения с частотой Р через ключ 9.Причем Р = 5 Р С выхода модулятора 3 радиоимпульсы подаются на ультразвуковой излучатель 1, который излучает ультразвуковой радиоимпульсв исследуемую среду. Частоты Р, Р,выбраны такими, что при частоте Ризлучается сферическая ультразвуковая волна, а при Р - плоская. Ультразв лсовой приемник 5 принимает ультразвуковой импульс, преобразует егов электрический, который усиливается усилителем 6 и поступает на входыключей 10 и 11. Радиоимпульс зависимо от положения триггера 7 проходит через ключ 10 или 11 и попадаетна вход одного из амплитудных детекторов 14 или 15. С выхода амплитудного детектора сигнал попадает навход аналого-цифровых преобразователей 17 и 19, с выхода которого цифровая информация об амплитуде сигналаподается на соответствующий цифровойиндикатор 16 или 18. При каждом синхроимпульсе меняется режим излучения ультразвуковых волн, Режим излучения и измерения амплитуды сферических волн чередуется с режимом излучения и измерения амплитуды плоских ультразвуковых волн. Измеренияпроводят при известной и измеряемойтемпературах газовой среды, записывают показания индикаторов 16 и 18соответственно Ао, А и А, А о температуре газа судят по зависимости(фиг.З). В устройстве использованыультразвуковые прямоугольные преобразователи с размерами сторон 4 х 2 мм.Расстояние 7 между преобразователямиравно 4 мм. Зависимость отношениясреднего давления Р сферической волны к среднему давлению Ро плоскойволны от расстояния Е и скорости Сультразвука в воздухе при частотеР 250 кГц (Фиг.2), рассчитанная изинтеграла Релея для прямоугольныхпреобразователей 42 мм, показывает,что амплитуда сферической волны сизменением скорости ультразвука (температуры газа) при Фиксированномрасстоянии между преобразователямисущественно меняется. Если при известной температуре (290 К) обозначим ее через А, то нормированнаяамплитуда сферической волны А/Ао меняется в диапазоне от 0,433001 до 1при изменении температуры от 290 -5600 К, На этой основе на Фиг.З пока 1377622зана зависимость температуры газа (воздуха) от соотношения амплитуд(А/А /А /А, по которой определяют температуру газа, Период повторения синхроимпульсов (Т) равен 110 с.5 Генератор модулирующих импульсов вырабатывает импульсы длительностью с , которая выбирается из условияЗЕгде С- максимальноеСмаксзначение скорости ультразвука в газе при максимальной температуре. Для воздуха при температуре 5600 К С = 1500 ш/Я; См = 8 мкс. Это условие 15 исключает возможность возникновения режима стоячих волн между излучателем и приемником. Частоты сигналов, генерируемых генераторами 12 и 13 колебаний заполнения (Р = 250 кГц и 20 Р = 1,25 МГц), выбираются из условия излучения ультразвуковым излучателем сферической и плоской волн соответственно. Ультразвуковой излучатель .в режиме излучения сферических волн 25 возбуждается радиоимпульсом с частотой заполнения Р = 250 кГц на первой толщинной моде, а в режиме излучения плоских волн с частотой заполнения Р= 1,25 Мгц - на пятой толщинной моде. Амплитуды принятых ультразвуковых радиоимпульсов при измеряемой температуре как сферической, так и плоской ультразвуковых волн нормируются относительно соответствующих амплитуд при известной температуре газа с целью исключения погрешностей измерения температуры из-за неодинаковых коэффициентов передачи электроакустического тракта при разных частотах Р и Р , а также из-за изменения акустического импеданса газа с изменением температуры среды, Следовательно, .устройство является инвариантным по отношению к изменяющимся условиям измерения,Фо рмула изобретенияСпособ определения температуры посредством зондирования среды звуковыми волнами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и улучшения пространственного разрешения, среду зондируют плоской и сферической звуковыми волнами, измеряют их амплитуды и по величине отношения измеренных амплитуд определяют температуру среды.1377622 У 0 ф 0,0 07 0,0 0,0ф Рие. У ие 58/34 Тираж 607 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьгтий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4