[发明专利]气液界面速度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液界面速度的测量装置，尤其是涉及一种用于RM不稳定性试验气液界面速度的测量装置。

背景技术

RM不稳定性有着重要的实际应用和理论背景，涉及惯性约束热核聚变、恒星演化、燃烧现象、湍流研究等诸多领域。气液界面速度是研究流体界面RM不稳定性的机理的重要参数之一。现有的测量气液界面速度方法通常为高速摄影法，该方法需对采集到的影像逐祯回放、对比和分析才能获得气液界面速度，测量方法复杂。摄影机拍摄频率和存储空间的限制等因素易造成影像缺失，并且，由于摄影机性能差异、实验系统透明侧板的折射效应，以及透明侧板对影像的折射和镜头位置差异也易使分析结果产生一定误差，拍摄到的气液界面位置照片往往不精确。例如：透明侧板折射率为1.5，摄像机镜头距侧壁130厘米，将有2％左右的拍摄误差发生。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种测量精度得到提高的用于RM不稳定性试验气液界面的速度测量装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：该用于RM不稳定性试验气液界面的速度测量装置主要包括示波器、两个以上气液界面监测器和两个以上信号放大器，所述每个气液界面监测器包括一个激光发射器和一个置于该激光发射器光路上的光电信号转换器，各激光发射器的光路相互平行，所述光电信号转换器分别与各自对应的信号放大器的输入端电连接，所述信号放大器的输出端与示波器电连接。

进一步地，本发明所述信号放大器包括第一电阻、第二电阻和信号放大元件，所述第一电阻和信号放大元件并联，所述第二电阻的一端与所述信号放大元件的输入端连接，所述第二电阻的另一端与光电信号转换器的输出端连接，所述信号放大元件的输出端与示波器电连接。

进一步地，本发明所述信号放大器还包括电源，所述电源与所述信号放大元件的接电源引脚电连接。

与现有技术相比，本发明的优点是：在气液流动实验系统外，沿气液界面运动方向，利用激光发射器形成横穿气液流动实验系统气液运动通道的两路以上平行激光光路，利用激光在液体中透过率低于气体的特性，当气液界面发生移动时，原先通过透明侧板和气体的激光强度将因液体阻断而被削弱，这种激光强度的削弱变化将被设置于气液流动实验系统另一侧的光电信号转换器侦知，从而产生对应气液界面运动状况的电脉冲信号，由此电脉冲信号可以实时获取气液界面运动信息，得到气液界面瞬时速度值。本发明结构合理，测量便捷，测量精度高，可消除现有技术中高速摄影法的拍摄误差。

附图说明

图1是本发明测量装置的工作原理示意图；

图2是本发明测量装置中信号放大器的电路原理图；

图中：1、气液流动实验系统，11、第一透明侧板，12、第二透明侧板，13、液体，14、气体，2、气液界面监测器，21、激光发射器，22、光电信号转换器，3、信号放大器，31、第二电阻，32、第一电阻，33、信号放大元件，34、电源，4、示波器。

具体实施方式

图1所示为本发明气液界面速度测量装置的工作原理示意图。其中，本发明气液界面速度测量装置主要包括气液界面监测器2、信号放大器3和示波器4。

气液界面监测器2至少有两个，所需使用的气液界面监测器的具体数量可根据测量空间和对气液界面速度变化考察的范围而定，气液界面监测器2的数量越多则对界面速度变化的考察范围越大。每个气液界面监测器2包括一个激光发射器21和一个置于该激光发射器21光路上的光电信号转换器22。各激光发射器21的光路相互平行，光电信号转换器22分别与各自对应的信号放大器3的输入端电连接。光电信号转换器22是指将光信号转换为电信号的电子元件，例如可以使用光电二极管。各气液界面监测器2相互之间的布置应遵循彼此间光路平行的原则，可通过调整各激光发射器21的中心轴线保持相互平行、各激光发射器21与对应的光电信号转换器22的中心轴线在同一直线上、且各光电信号转换器22的中心轴线相互平行而实现。此外，各激光发射器21的中心轴线的间距可依据所需界面速度值的精度确定，间距越小，所测速度越接近瞬时值。

每个气液界面监测器2对应地连接有一个信号放大器3，即由气液界面监测器2中的光电信号转换器22与对应的信号放大器3的输入端电连，各信号放大器3的输出端则与示波器4电连接。