Оптико-електронний вимірювач густини газу в потоці

        З метою удосконалення систем обліку, підвищення рівня достовірності показань вимірювання об’єму газу та забезпечення його використання актуальною є задача створення засобів безконтактного контролю густини газу за робочих умов, які б забезпечували високу точність, малу інерційність, широкий діапазон вимірювань. Основною проблемою вимірювання густини газу в потоці на сьогоднішній день є невисока точність за рахунок збурювання газу в результаті зміни тиску в місцях звуження, вібрацій трубопропроводів, створення ламінарного або турбулентного потоку газу, що призводить до виникнення неоднорідності розподілу густини (поля градієнтів густини) у полі поперечного перерізу його поширення. Крім цього, в багатьох випадках необхідно знати характер поля швидкостей у трубі. Таким чином, точне вимірювання густини газу можливо лише при відомих значеннях густини в будь-якій точці поперечного перерізу його поширення. Це дозволить візуалізувати картини потоку в цілому. В експериментальних дослідженнях у газовій динаміці на сьогоднішній день зображення поля потоку газу є основним способом одержання інформації не тільки про розподіл густини газу, але й про динаміку сильних розривів (ударних хвиль), контактних розривів, вихрів, слабких збурювань.
       Основні методи дослідження поля густини газу та його градієнта можна розділити на З групи: засновані на залежності коефіцієнта заломлення світла від густини газу; на поглинанні газом випромінювання; на світінні молекул газу при електричному розряді. Останні 2 групи методів застосовують для дослідження густини при низьких тисках, а з методів 1-ї групи, які є найбільш точними застосовується метод Тьоплера («шлірен»-метод) і інтерферометричний, але, в основному, для експериментальних досліджень. У них використовується залежність густини газу й коефіцієнта заломлення п світла:
 .
       В роботі запропонований спосіб  вимірювання густини газу в потоці та оптико-електронний вимірювач на його основі, який оснований на залежності коефіцієнта заломлення світла від густини, що використовує не світловий промінь, а набір лазерних ліній. Для зчитування сформованого зображення лазерних лінії, що пройшли через газовий потік, використовується ПЗЗ-матриця. Кількісні дані про густину газу й величину зміни (градієнта) густини визначають, порівнюючи зміни лінійності поширення лазерних ліній, викликаних градієнтом густини в досліджуваному потоці так, як окремі ділянки поля з різною густиною по-різному відхиляють промені світла, що проходять через них. Таким чином, візуалізується двовимірне розподілення градієнта густини газу. По знайденим, у такий спосіб, значенням коефіцієнтів заломлення в кожній точці обчислюють величину градієнта густини й густину газу для всього досліджуваного поля.
       У випадку симетричності градієнта густини відносно осі потоку, використовуючи аналогії двовимірних і тривимірних потоків, можна з визначеною вірогідністю реконструювати симетричні відносно осі потоки за результатами досліджень двовимірних.
       Запропонований спосіб і засіб вимірювання густини газу в потоці на його основі має притаманні переваги відомих безконтактних засобів — не створює додаткового опору протіканню вимірюваного середовища і забезпечує високу точність при індивідуальному градуюванні у всіх напрямках поперечного перерізу трубопроводу. Відсутність чутливого елемента на шляху газового потоку забезпечує швидкий відгуку приладу і високу чутливість.
 
Література
1. Андріїшин М.П., і ін. Вимірювання витрати та кількості газу: Довідник. - Івано-Франківськ: ПП „Сімик", 2004. – 160с.
2. Иванова Г.М. и др. Теплотехнические измерения и приборы. –М.: Энергоатомиздат, 1984.-232с.
Ван Дайк. Альбом течений жидкости и газа. - М.: Мир, 1986. – 184 с.
 
Оптико-електронний вимірювач густини газу в потоці / Білинський Й.Й. // І-й Всеукраїнський з’їзд екологів: міжнар. наук.-техн. конф., 4–7 жовтня 2006 р.: тези допов. – Вінниця, 2006. – С. 177.
МНПК “Перший Всеукраїнський з’їзд екологів”,  4-7 жовтня, 2006 р. 
Вінницький національний технічний університет
Секція 4 “Прилади та методи контролю навколишнього середовища, речовин, матеріалів і виробів”.
Скачати в форматі pdf: 
Оцінка: 
0
No votes yet