Способ определения скорости частицы

1550 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК РЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ много магеделения во СССР 1984,ОРОСТИзмерипольйстей и может быть и еления скорост е ельнои тех зовано для опр движения части и газов, Целью расширение функ тей за счет оп в потоках жидк зобретения явл нальных возможно мпо нты При ени ирования оси рости т объектива,ированияиний) чере зовано длтиц,вт определения скор исле в газогидрод ти ча линии тр ическа с це т в начал и в кон ммы попемакси 1 кругленияа; с, Йсечений т денсито ека; Н, енситог1 ркост мал ьны занных рамм в ук- ширинывню 0,1 Н,ечениях; О сечениях по трека 01 Н,; линий 1 ф Ы 1 углы схрека в сеченияя частицы; 3расстоянием Гоноситель; 5,конусов лучейв ждения боковых1, 2 - перваобъектив с фодиаметром 0; - места Фоку- первой и втоазмеры дисков и втор кусным 4 - фо сировк рой ча ра на фотоносителе еннь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ 1(71) Сибирский институт зенетизма, ионосферы и распррадиоволн СО АН СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКЧАСТИЦЫ(57) Иэ обретение относится Изобретение относится к измериьной технике и может быть испольких средах,.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения компоненты скорости,ориЕнтированной вдоль оси визирования.На фиг. 1 приведено изображение трека частицы малого размера, смещающейся в картинной плоскости и вдоль оси визирования объектива, и денситограммы поперечных сечений трека частицы; на фиг. 2 - схема лучеобразования иэображения двух частиц малого(51)5 С О Р 3/36 э С О осуществлении способа устанавливаютобъек тив на беско неч нос тьВ э томслучае изображение частицы как точечного объекта строится конусом лучейс основанием в площади отверстияобъектива. Для частицы, находящейсяна конечном расстоянии от объектива,изображение строится за фокальнойплоскостью и концы лучей пересекаютповерхность фотоносителя. При этом,изображение частицы на фотоносителеимеет вид диска, диаметр котороготем больше, чем ближе к объективунаходится частица, Это позволяетопределить смещение частицы вдольоси объектива из соотношения, приведенного в описании изобретения.Скорость частицы определяется как отношение величины смещения частицы кдлительности экспозиции. 2 ил,на конечное расстояние где а, Ь - места фотоме трека (вдоль пунктирных точки сопряжения боковьизображений первой и второй частиц на фотоносителе 4; А А - расстояния от первой и второй частиц до объектива (сплошные линии - крайние лу 5 чи конуса лучей первой частицы, Пунктир - нторой частицы). Способ осуществляется следующимобразом.10Устанавливают фокусное расстояниебъектива на бесконечность. В этомлучае фотоноситель расположен в фоальной плоскости объектива на растоянии, равном его фокусному расстонию Иэображение бесконечно удаленого объекта строится объективом нокальной плоскости, а объекта, наодящегося на конечном расстоянии отбъектина, - за фокальной плоскостьюЕем дальше, еем ближе раслоложеибъект.Изображение частицы, как точечного объекта, строится конусом лучей,рснонанием которого является площадьдействующего отверстия объектива.Для частицы, находящейся на конечномрасстоянии от объектива, изображение.строится эа фокальной плоскостью иКонус лучей пересекает поверхностьфотоносителя (фиг. 2). При этомИзображение частицы на фотоносителеимеет вид диска, диаметр котороготем больше, чем ближе к объективунаходится частица.Фотографируют частицу с заданнойэкспозицией. В процессе фотографирования частица смещается н плоскости,перпендикулярной оси объектива (картинной плоскости), и приближается,40либо удаляется,от него,За счет смешения частицы в картинной плоскости трек частицы на фотоносителе имеет вид черты, образованнойперемещением диска иэображения частицы по поверхности фотоносителя. Засчет смещения частицы вдоль оси визирования объектива она приближается,либо удаляется от него, диаметр ееизображения на фотоноснтеле изменяется, и трек имеет вид конуса с закруглениями на- концах.Находят диаметры изображений частицы н начале и н конце трека. Дпяэтого фотометрируют трек в начале ив конце через точки сопряжения боко 55вых линий трека с закруглениями и1 1определяют ширины трека Э, и Э поуронпо 0,1 Н, где Н - максимальная яркость трека в сечении при фотометрировании,Ойределяют углы схождения д, и о2боковых линий трека в сопряжениях,Линии сечений являются хордами дискон изображений частицы в начале и вконце трека, которые стягиваются секторами окружности дисков, опирающимися на конусы с углами раскрытия принершине с и б (фиг. 1). В такомслучае диаметры Э, и Э дисков изображений частицы определяются из соотношенийЭ 1 =Э, /сО 8 с(1 /2 е Э=Э/СОЯ еб(/аееВ соответствии с формулой линзы фокусное расстояние объектива Р, расстояние А, от объектива до 1.-й частицы и расстояние Ь от объектива до1иэображения -й частицы связаны соотношением1 1 1- + (1)Р А; Ь; биз которого расстояние А от объектива до 1-й частицы определяется выражениемЬ;РЬ, -Р(2)1Поскольку фотоноситель расположен в фокальной плоскости объектива и пересекает изображение частицы параллельно поверхности объектива, между расстоянием Ь . от изображения 1.-й частицы до объектива, расстоянием Р от фотоносителя до объектива, диаметром Э диска изображения частицы малого размера на фотоносителе и диаметром Э объектива выполняется соотношение (фиг. 2)Э; Ь;-Р1 1Э Ь.из которого следует, чтоЬ;= (4)Подставляя полученное значение Ь в соотношение (2), находятРЭ(5) которое определяет сняэь между диаметром диска изображения частицы на фото- носителе Э. и расстоянием от объектйва до частицы А. через параметры объ" ектива.Смещение частицы ДА вдоль оси объектива от расстояния А, до расстояния А 11 до объектива в процессе экспозиции определяется соотношениемд А=А,-А =РЭ ( - - - ), (б)1 1у1550424 бноженного на увеличение объектива,К- т.е,1 (,Г -(8)Ь5из которого составляющая скорости частицы вдоль оси визирования объе тива находится отношением величины смещения д А к длительности экспозиРегистрацию частиц необходимо производить с ограниченных расстояний до объектива, поскольку для бесконечно удаленной частицы размер изображения определяется суммарным разрешением К фотоносителя и объектива.Обычно нецелесообразно производить съемку частицы, если размер ее изображения меньше 1 О сР, либо больше, 1 В чем 1/О диаметра объектива П. В первом случае затруднительно определять ширину трека, а во втором - изображения нескольких частиц часто перекрываются и затрудняют расшифровку тре ков частиц.Подставляя указанные значения минимально и максимально допустимых размеров в соотношении (5) получают, что расстояние съемки А должно удов летворять следующему соотношению100 А-(7)Соотношение (3) выполняется для частиц малого размера, диаметр резко го изображения которых сравним с 8, Для этого достаточно, чтобы диаметр частиц й не превышал размера Ю, умФормула из обре тения Способ определения скорости частицы, заключающийся в фотографировании частицы с известной экспозицией и нахождении скорости как отношение величины смещения частицы к длительности экспозиции, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных. воэможностей за счет определения компоненты скорости, ориентированной вдоль оси визирования, частицу фотографируют объективом, фокусное расстояние Р которого установлено на бесконечность, измеряют минимальный и максимальный диаметры изображений частицы в начале и в конце траектории движения, а величину смещения частицы лА вдоль оси визирования определяют из соотношения1 1йА=Р 1) ( --- ) фО, 0 ггде Р - диаметр объектива; РР- диаметры изображений частицы соответственно в начале и в конце траектории ее движения.1550424 оставитель Ю, Влехред Л.Олийнык сов Корректор М. Максимишине Редактор И. Каса Заказ 269 Тираж 461 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101