Акустические

При взаимодействии ветра оказалось необходимым измерять сумму времен прохождения акустическими сигналами расстояний между излу­чателем и двумя приемниками, расположенными диаметрально противоположно относительно излучателя, или сумму фаз сиг­налов акустических сигналов, достигающих приемников. Так, в им­пульсном анемометре

(2.1)

или, при V²<< с²,

(2.2)

Таким образом, разность τ₂ –τ₁ прямо пропорциональна составляющей скорости воздушного потока вдоль линии, соеди­няющей приемник и излучатель. Чувствительность импульсного анемометра характеризуется величиной

(2.3)

Сравним реакции анемометра на скорость потока и на тем­пературу, для чего поделим друг на друга (2.2) и (2.3). Тогда получим

(2.4)

Так, например, при Т≈300°К и V= 1 м/сек указанное отно­шение реакций равно 300: изменение температуры на 1° вызы­вает примерно такое же изменение разности τ₂ –τ₁ , как изме­нение скорости потока на 1/300 м/сек, т. е. примерно на 0,3 мм/сек.

Фазовые акустические анемометры аналогичны по устройству фазовым акустическим термометрам с двумя приемниками, од­нако в анемометрах измеряется не сумма, а разность фаз сиг­налов [3, c. 64].

Излучатель и приемники однотипны; они представляют собой шарики или цилиндры, выполненные из титаната бария и укреп­ленные на штанге с помощью звукоизолирующих прокладок, препятствующих прохождению звука по штанге. Если частота, которая вырабатывается генератором, возбуждающим излуча­тель, равна 1,5 • 10⁴ гц, то разность чисел N для акустических сигналов, идущих к приемникам, равна

(2.5)

или, при V²<<c²,

(2.6)

Если ω=15 000 гц, L = 1 м, с = 300 м/сек, то чувствительность анемометра

(2.7)

Таким образом, изменение скорости ветра на 1 м/секвызы­вает изменение числа Δ N на 1/3, что соответствует изменению разности фаз сигналов на 360*1/3=120 град, следовательно, чувствительность оказалась высокой.

На рис. 2.1 показана схема акустического анемометра. Из­мерительная схема представляет собой электронный фазометр.

Рис. 2.1 Схема фазового акустического анемометра

Акустические сигналы в приемниках преобразуются в электри­ческие, разность фаз которых в свою очередь преобразуется в электрический сигнал, удобный для регистрации шлейфовым осциллографом. В качестве фазометра в схеме акустического анемометра может применяться, например, фазовый дискрими­натор (детектор). Сигналы от приемников после ограничения по амплитуде поступают на первич­ные обмотки трансформаторов Тр ₁ и Тр₂. Тогда амплитуда: выходного сигнала оказывается прямо пропорциональной раз­ности фаз сигналов, т. е. проекции скорости воздушного потока на направление, соединяющее приемники и излучатель. Другой вариант простого фазометра показан на рис. 2.2 и 2.3 сравниваемые сигналы U ₁и U₂, идущие от приемников.

Рис. 2.2 Схема фазометра на Рис. 2.3 Сигналы в фазометре

Поиск по сайту: