лазерный доплеровский измеритель расхода

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода оптически прозрачных жидкостей и газов, содержащее гидроканал с оптическими окнами, который состоит из последовательно расположенных струевыпрямителя, форкамеры, конфузорного формирователя потока и выходного участка, и оптически согласованные источник когерентного излучения, передающую оптическую систему и фотоприемную оптическую систему, выход которой соединен с входом электронного блока, отличающееся тем, что выходной участок выполнен в виде диффузорного канала, располагаемого после конфузорного формирователя, причем входной диаметр диффузора равен выходному диаметру конфузора.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода и объема оптически прозрачных жидкостей и газов в различных испытательных и технологических установках.

Известен лазерный доплеровский измеритель расхода (ЛДР), применяемый для высокоточных измерений расхода газов [1].

Он состоит из гидроканала с оптическими окнами с соплом Витошинского на входе, полупроводникового источника излучения, передающей оптической системы, фотоприемной системы и электронного блока.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является ЛДР, предназначенный для измерения расхода оптически прозрачных жидкостей, содержащий гидроканал с оптическими окнами, который состоит из струевыпрямителя, форкамеры, конфузорного формирователя потока и выходного цилиндрического участка, и оптически согласованные источник когерентного излучения, передающую оптическую систему, фотоприемную оптическую систему и электронный блок для обработки допплеровского сигнала [2], причем оптические системы конструктивно объединены с гидроканалом.

Недостатком указанного устройства является снижение точности при наличии в трубопроводе на выходе гидроканала различных местных сопротивлений, вызывающих дополнительную турбулизацию потока и деформацию эпюры скоростей в измерительной зоне. Такими местными сопротивлениями могут быть колена, задвижки, вентили и пр. Также может оказывать влияние неправильная установка фланцев и уплотнительных прокладок.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание устройства для измерения расхода, которое обеспечивало бы высокую точность измерения несмотря на наличие в трубопроводе на выходе гидроканала местных сопротивлений, а также на разницу гидродинамических параметров тракта на выходе устройства при его градуировке и эксплуатации.

Для этого в устройстве, содержащем гидроканал с оптическими окнами, который состоит из последовательно расположенных струевыпрямителя, форкамеры, конфузорного формирователя потока и выходного участка, и оптически согласованные источник когерентного излучения, передающую оптическую систему и фотоприемную оптическую систему, выход которой соединен со входом электронного блока, выходной участок гидроканала после конфузорного формирователя выполняется в виде конического диффузорного канала, причем входной диаметр диффузора равен выходному диаметру конфузора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображены блок-схема устройства для измерения расхода.

Устройство содержит гидроканал 1 с оптическими окнами 2, состоящий из последовательно расположенных струевыпрямителя 3, форкамеры 4, конфузорного формирователя потока 5 и диффузорного канал 6, и оптически согласованные источник когерентного излучения 7, передающую оптическую систему 8, фотоприемную оптическую систему 9, выход которой соединен со входом электронного блока 10.

Устройство работает следующим образом. Контролируемый поток жидкости в гидроканале 1 проходит струевыпрямитель 3, форкамеру 4, конфузорный преобразователь 5 и диффузорный канал 6, при этом профиль потока на выходе конфузорного преобразователя 5 становится равномерным, а величина коэффициента турбулентности уменьшается. Наличие струевыпрямителя 3 снижает влияние на профиль потока гидротракта на входе гидроканала, а использование диффузорного канала 6 уменьшает влияние гидравлических сопротивлений на выходе гидроканала.

Излучение источника когерентного излучения 7 преобразуется в передающей оптической системе 8 в два пучка, которые проходят оптические окна 2 и пересекаются на оси гидроканала 1 на срезе конфузорного формирователя 5. Рассеянное микрочастицами контролируемой среды излучение с помощью фотоприемной системы 9 преобразуется в электрический доплеровский сигнал, который в электронном блоке 10 преобразуется в значение измеряемого расхода.

Реализация предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерений благодаря уменьшению влияния параметров гидротракта на выходе гидроканала, что практически исключает влияние различных гидродинамических условий градуировки и эксплуатации прибора.

Источники информации

1. Strunck V., Krey E.-A., Muller H. and Dopheide D. (PTB). High speed nossle flowmeter using miniaturized laser-doppler techniques. "Fluid measurement" 3rd International Symposium, March 20-22, 1995, San Antonio, Texas.

2. Каминский Ю.Д., Мартынова В.И., Проскурнев С.Ю. и др. Оценка метрологических характеристик лазерных измерителей расхода жидкостей. Приборы и системы управления. - 1997, N 11.