Содействие - исключение из 3-го закона Ньютона.

Амальгама

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Амальгама » Физика » Допплер-артефакт


Допплер-артефакт

Сообщений 1 страница 18 из 18

1

Заметил интересную штуку, но пока не знаю, как это смоделировать. И вообще, есть ли под этим некий физический базис или я имею дело с глюком ПО, датчика или аппарата.
Описание проблемы: есть две полости с гибкими стенками. Одна из стенок у них общая. В одной полости жидкость под давлением течёт строго слева направо, в другой - справа налево под другим давлением. Известно, что аппарат раскрашивает потоки на экране по простому принципу: то, что удаляется от датчика, одним цветом (например, красным), что приближается - другим (например, синим). Но датчик стоит перпендикулярно потоку, при этом (почему-то) одна полость полностью закрашивается синим, а другая красным, хотя в каждой из полостей жидкость сначала приближается к датчику, а потом от него удаляется.
Но это полбеды. На краю изображения регулярно возникает артефакт, будто полости соединены (выглядит, как будто в красную полость вдувается синий поток).
Ясно, что тут сильно участвует встроенное ПО аппарата. Но меня интересует физика процесса: как, собственно, взаимодействуют ультразвуковые волны с потоками, которые движутся близко друг к другу в противоположных направлениях? Может ли без участия ПО создаваться такая иллюзия шунта, которого нет?
Фишка в том, что это наблюдается на нескольких аппаратах. А кошмар в том, что шунт может иногда реально существовать. При этом выглядеть он будет точно так же: в полость вдувается поток другого цвета. И искать его, сцуку, надо именно на краю изображения.
Расположить датчик вдоль потоков невозможно по объективным причинам. Только под некоторым углом, но не сильно отличающимся от прямого. Подвинуть интересующую часть в центр невозможно по тем же причинам. Курение мануалов обогащает только офигенно ценными знаниями по ТБ и контактными данными сервис-центров в ряде стран.
Что говорит про это физика и математика в головах людей с техническим образованием?

0

2

только в частных производных второго порядка ((

0

3

НХНП. Что за датчик и как он стоит по отношению к стенкам. И вообще что это за хрень ?

0

4

#p97232,DoctorLector написал(а):

Но датчик стоит перпендикулярно потоку,

И при чем тут Доплер?!
Перпендикулярно движению доплер-эффекта быть не должно совсем...

0

5

Я попробую нарисовать, как это выглядит на экране прибора.

0

6

Усовершенствование самогонного аппарата, штоль?  http://www.kolobok.us/smiles/artists/laie/Laie_17.gif

0

7

#p97248,DoctorLector написал(а):

Я попробую нарисовать, как это выглядит на экране прибора.

Нарисуй всю схему сначала. И, согласен с Сергеем, нужно описание датчика - принцип действия, точное расположение и пр.

Отредактировано Zagar (2019-01-26 15:08:20)

0

8

#p97232,DoctorLector написал(а):

Что говорит про это физика и математика в головах людей с техническим образованием?

Про ультразвук ты упомянул в виду того, что при его помощи картинка создаётся?
что за датчик, какое он пространство занимает, как расположен в полости, пространстве, относительно обоих полостей. Как расположены относительно обоих полостей входные-выходные "патрубки", и какого они сечения, и какого сечения сами полости. (относительные размеры) и относительный размер самого датчика.
Ну и ещё - можно ли перекрыть синюю подачу на время, чтобы посмотреть, как в этом случае ведёт себя красная?
И это, просто интересно, сами полости при этом кровь качают, да?

0

9

2. Принцип действия ультразвуковых расходомеров

0

2.1. Принципы определения расхода основанные на зависимости от времени
         Метод основан на факте, что ультразвуковому сигналу, направленному против движения потока, для прохождения расстояния от излучателя до приемника требуется больше времени, чем сигналу, направленному по ходу движения потока.

Анимация для объяснения принципа определения расхода, основанного на зависимости от времени.
         Понимая, что определить время с помощью секундомеров невозможно для данного метода, так как временная разность находится в пределах нано или пикосекунд были реализованы следующие принципы интерпретации сигнала:
- Фазные
- Частотные
- Время импульсные

2.1.1. Фазный принцип определения расхода
         Фазовыми называют ультразвуковые расходомеры, основанные на зависимости фазовых сдвигов уз - колебаний, появляющихся на приемных пьезоэлементах. Данный принцип, также основан на разности времен прохождения этими колебаниями одного и того же расстояния по потоку движущейся жидкости или газа и против него. Частота и амплитуда импульсов совпадают в данных расходомерах. Но иногда в конструкциях применяются близкие частоты 6 МГц и 6.01 МГц. В фазовых расходомерах частота выбирается так, чтобы при максимальном расходе получить наибольшую разность фаз, которая может быть измерена фазометром

Сравнивания два сигнала, одинаковых по частоте и амплитуде получаем график, как на рисунке ниже. Из данного графика можно определить фазовый сдвиг одного сигнала относительно другого (Т), после чего определить время и соответственно поток.

2.1.2 Частотный принцип определения расхода
         Суть их работы в следующем: синтезатор частоты подбирает такое значение частоты ультразвукового сигнала, чтобы по направлению потока укладывалось целое число волн ультразвуковых колебаний. Затем направление излучения реверсируется, и подбирается значение частоты, которое обеспечивает целое число волн против потока. Величина расхода в этом случае пропорциональна разности частот сигналов по потоку и против него. Частотные расходомеры в сравнении с импульсными и фазовыми более устойчивы к загрязнению измеряемой среды, так как прекращают измерение только тогда, когда достигнут результат, а не когда закончилось время импульса.

2.1.3 Время - импульсный принцип определения расхода
         Для определения времени прохождения импульса по потоку, генератор подает импульс на пьезоэлемент П1, который посылает в жидкость затухающие колебания. В момент передачи звуковых колебаний включается зарядное устройство, которое начинает вырабатывать напряжение. В момент прихода сигнала на пьезоэлемент П2 зарядное устрйтсво отключается. Максимальное значение напряжение пропорционально времени прохождения ультразвуковой волны по потоку жидкости. Таким же образом за время прохода ультразвукового импульса против потока от П2 к П1 вырабатывается напряжение, пропорциональное времени. Разность напряжений измеряется устройством.

2.2 Ультразвуковые расходомеры с колебаниями, перпендикулярными движению.
         Данные расходомеры отличаются от ранее рассмотренных тем, что в них не используются акустические колебания, направленные по потоку и против него. В данных расходомерах звуковые колебания направлены перпендикулярно потоку. При этом происходит измерение степени отклонения луча, зависящего от скорости и химического состава измеряемого вещества, направленного перпендикулярно потоку. При этом лишь один пьезоэлемент (И) излучает акустические колебания. Регистрируются эти колебания одним или двумя пьезоэлементами (П1, П2).

         При скорости = 0 здесь выходной сигнал равен нулю, благодаря равенству акустической энергии, поступающей на пьезоэлементы П1 и П2, включенных навстречу друг другу. При движении жидкости правый приемный пьезоэлемент (П2) по сравнению с левым (П2) получает большее излучение . Рассматриваемые расходомеры просты по устройству. В данном методе точность измерения расхода ограничена малой чувствительностью самого метода.

2.3. Ультразвуковые расходомеры, основанные на эффекте Доплера
         Метод Допплера использует эффект изменения частоты звука, отражающегося от движущихся частиц. Датчик расходомера излучает сигнал, направленный в поток жидкости. Этот сигнал отражается присутствующими в жидкости твёрдыми частицами или газовыми пузырьками. Частота отраженного сигнала отличается от исходной из-за движения жидкости (эффект Доплера). Контроллер расходомера измеряет сдвиг частоты и определяет значение скорости жидкости, которое используется для расчета расхода.

Отраженный от движущихся частиц УЗ сигнал, с помощью быстрого преобразования Фурье – БПФ (Fast Fourier Transform – FFT) трансформируется из временной области в частотную.

         Поскольку спектр отраженного сигнала достаточно широк, то находится усредненная частота. Далее вычисляется разница частоты исходного сигнала (сигнала передатчика) и полученной усредненной частоты отраженных сигналов. Эта разница частот в дальнейшем используется для определения скорости движения потока и, затем, для вычисления расхода.
         По сравнению с другими ультразвуковыми расходомерами допплеровские имеют наименьшую точность ввиду того, что выходной сигнал представляет целый спектр частот, возникающих вследствие сдвига исходной частоты не одной частицей — отражателем, а рядом частиц, имеющих различные скорости. Поэтому относительная погрешность измерения расхода обычно не менее 2-3 %.
         Допплеровские ультразвуковые расходомеры находят все более широкое распространение. Они применяются главным образом для измерения расхода различных гидросмесей, в том числе пульп, суспензий и эмульсий, содержащих частицы, отличающиеся по плотности от окружающего вещества

0

10

#p97248,DoctorLector написал(а):

Я попробую нарисовать, как это выглядит на экране прибора.

сфотографировать экран прибора никак, не?!

0

11

Итак, что мы видим на экране. На схеме: продольное сечение двух трубок, стрелками обозначены направления потоков жидкости. У правого края - тот артефакт, который я наблюдаю.
http://s8.uploads.ru/wJjXp.png

0

12

#p97257,Ал написал(а):

можно ли перекрыть синюю подачу на время

Говно вопрос.  http://www.kolobok.us/smiles/light_skin/yahoo.gif

#p97257,Ал написал(а):

сами полости при этом кровь качают, да?

Конечно.

#p97265,Лукомор написал(а):

сфотографировать экран прибора никак, не?!

Не. Для этого нужна ещё одна рука.

+1

13

синька в красном - это просто изменение направления потока
читать Чжен *Отрывные течения*
http://korobkaknig.ru/image/cache/data/books/122015/b16449-2-600x800.jpg
https://neva.ispras.ru/bse/bse_img/210013001.jpg
смотреть справа внизу

+1

14

Стало понятнее что это кровь. А все остальное по прежнему НХНП. Какова геометрия то ? Что за датчик ?

0

15

#p97322,SERGEY написал(а):

Что за датчик ?

да расходомер доплеровский ультразвуковой

0

16

Стало немного понятнее, но мне теперь кажется, что описание принципа работы:

#p97232,DoctorLector написал(а):

Известно, что аппарат раскрашивает потоки на экране по простому принципу: то, что удаляется от датчика, одним цветом (например, красным), что приближается - другим (например, синим)

не соответствует тому, что на картинке. имхо - алгоритм раскрашивания немного другой, и в этом собака и порылась.

0

17

#p97321,лукаш написал(а):

Чжен *Отрывные течения*

Вот за это спасибо. Видимо, это и есть решение. Действительно, слева направо полость верхней трубки расширяется. Логично, что аппарат визуально объединяет рисунок отрывного течения в верхней трубке с противоположным потоком в нижней трубке, который совсем рядом.

0

18

Круто. под давлением и при эластичных стенках оно так же работает?
Кстати, при смещении датчика, картина в этом месте меняется, или нет?

0


Вы здесь » Амальгама » Физика » Допплер-артефакт