Способ динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе и устройство для его осуществления

Способ динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1030685 èî С, 01 L 27/00

Ф !!:: <

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3414961/18-10. (22) 01.04.82 (46) 23.07.83. Бюл. N 27 (72) Г .Н . Сунцов, Л.В ° Новиков и Л,Е. Белоголов (53) 531.787(088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (56) !. Авторское свидетельство СССР

М 4!7704, кл. С 01 L 27/00, 1972.

2, Авторское свидетельство СССР

;М 759878, кл. С 01 1 27/00, 1980 (прототип) .. (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ

П РЕ ОБРАЗО ВАТЕЛЕЙ ДА ВЛЕНИЯ В УДАРНОЙ

ТРУБЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦ ЕСТВ ЛЕНИЯ, (57) 1. Способ динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе путем нагружения давлением проходящей ударной волны и определения перепада давления s ударной волне расчетным путем по скорости звука, температуре и давлению газа перед ударной волной, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности градуировки, перед нагружением ударной волной в измерительном отсеке ударной трубы . пропускают навстречу ей волну разрежения, измеряют время прохождения .,волной разрежения мерной базы и по

O . нему рассчитывают скорость звука в @ газе.

1030685

2. Устройство для динамической, градуировки преобразователей давле-. ния, содержащее камеру высокого давления,.отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давления, перехо.: дящей в измерительный отсек с гне дом для крепления градуируемого пре-. образователя давления, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности градуировки, оно снабжено камерой пониженного давления, дополнительной управляемой диафрагмой, устройством задержки раскрытия дополнительной диафрагмы и системой измерения скорости волны разрежения в измерительном отсеке, причем дополнительная управляемая диафрагма расположена между измерительным отсеком и камерой пониженного давления!

Изобретение относится к приборостроению, в частности к способам для динамической градуировки измерительных преобразователей (ИП) в ударных трубах и устройствам для их осущест вления.

Известен способ динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе, который состоит в наблюдении сигнала с преобразовате- 10 ля при ступенчатом увеличении давления.

В .этом случае контролируется частотная характеристика преобразователя до очень. высоких частот, огра- 15 ниченных только скоростью, с которой нарастает давление.

Используют два типа нагружения.

Преобразователь смонтирован на плоскости, перпендикулярной к оси трубы . 20

В этом случае лицевая сторона преобразователя параллельна фронту ударной волны и ступенька давления прикладывается за очень короткое время, требуемое для того, чтобы фронт вол- 25 ны отразился от вмонтированной пластины. В большинстве случаев преобразователь монтируют в трубе сбоку и давление прикладывается, когда фронт волны пробегает всю лицевую поверхность преобразователя.

1 и через устройство задержки раскрытия дополнительной диафрагмы связана с первой диафрагмой, при этом расстояние Р2 от дополнительной уп/ равляемой диафрагмы и расстояние от первой диафрагмы до гнезда крепления градуируемого преобразователя связаны следующим соотношением".

Р2 Ю вЂ” +(1,2-2) t-T, с 0 где 6 — заданная скорость ударной волны; с — заданная скорость волны разрежения;

t - длительность рабочего потока;

Т вЂ” время задержки раскрытия дополнительной управляемой диафра гмы.

Величина давления в ударной волне определяется путем измерения скорости ударной волны. Зная скорость ударного фронта, температуру газа и давление перед ударной волной, из обычных уравнений находят перепад давления в ударной волне (11.

Известно устройство для осуществления способа, содержащее камеру высокого давления (КВД), диафрагму, камеру низкого давления (КНД), измерительный отсек (ИО) с гнездами для измерительных преобразователей (ИП) и систему приборов для измерения начальной температуры, давления и скорости ударной волны в КНД (1 ).

В исходном состоянии камера высокого давления отделена от камеры давления диафрагмой, а газ в КВД находится под избыточным давлением по отношению к газу КНД . При разрушении диафрагмы в КНД формируется ударная волна.

Для измерения скорости звука в известной установке необходимо знать состав газа в КНД и измерять его температуру ° Точное измерение температуры газа КНД представляет собой весьма сложную проблему. Температуру газа считают обычно равной температуре стенки КНД, а потому измерения з 10306 измерению температуры посводят к следней.

Такое допущение недостаточно оправдано, поскольку в момент прохождения ударной волны газ в КНД претерйевает кратКовременный нагрев до температуры порядка 2000 К. Температура стенки ударной трубы от эксперимента к эксперименту меняется, а температура газа не успевает выравниваться.

При напуске газа в ВВД из баллона со сжатым газом происходит его резкое охлаждение. Эти процессы приводят к тому чтО температура га за КНД подвержена заметным колебаниям, а контролировать степень ее отличия от температуры стенки КНД не представляется возможным.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, сущность которого состоит в том, что в ударную трубу, содержащую КВД и КНД, разделенные диафрагмой, ИО, гнезда для крепления преобразователей давления, введены акустическая труба-резонатор, в одном торце которой расположен излучатель колебаний, а в другом приемник колебаний, форвакуумный насос и усилитель с положительной обратной связью, причем в стенке КНД выполнено отверстие, в котором помещена запорная игла, а в среднем сечении стенки трубы-резонатора выполнено два диаметрально противоположных отверстия, одно из которых соединено с отверстием в стенке КНД, а другое с форвакуумным насосом, при этом выход приемника колебаний соединен с входом усилителя, выход кото40 рого подключен к входу излучателя.

В исходном состоянии КВД отделена от КНД тонкой диафрагмой, а газ в КВД находится под избыточным давле- 45 нием относительно газа КНД. Запорная игла открыта, система измерения скороСти звука включена.

Включают форвакуумный насос и про- 50 изводят измерение скорости звука, что сводится к измерению с помощью измерителя частоты полуволнового ре- . зонанса трубы-резонатора, возбуждаемой генератором, если расстояние меж-, 55 ду излучателем и приемником измерено.

Скорость звука рассчитывается по известным формулам.

85 4

Измерив скорость звука, закрывают запорную иглу для исключения утечек волны в полость трубы-резонатора.

Измеряют давление в КНД . Повышая давление в КВД, разрушают диафрагму, при этом в КНД формируется ударная волна, скорость которой измеряется (23.

Однако для известного изобретения характерна недостаточная точность результатов градуировки ИП, обусловленная в первую очередь тем, что температура всего газа в ИО измеряется отбором части газа,в другую полость.

В процессе перехода газа из ИО ударной трубы в полость трубы-резонатора его свойства неизбежно изменяются. Температура ИО всегда отличается от температуры трубы-резонатора.

Кроме того, измерение температуры в трубе-резонаторе заканчивается сравнительно задолго до пропускания ударной волны вдоль ИО.

Целью изобретения является повышение точности градуировки измерительных преобразователей давления.

Эта цель достигается тем, что согласно способу динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе путем нагружения давлением проходящей ударной волны и определения перепада давления в ударной волне расчетным путем по скорости звука, температуре и давлению газа перед ударной волной, перед нагружением ударной волной в измерительном отсеке ударной трубы пропускают навстречу ей волну разрежения, измеряют время прохождения волной разрежения мерной базы и по нему расчитывают скорость звука в газе °

Устройство для динамической градуировки преобразователей давления,,содержащее камеру высокого давления, отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давления, переходящей в измерительный отсек с гнездом для крепления градуируемого преобразователя давления, снабжено камерой пониженного давления, дополнительной управляемой диафрагмой, устройством задержки раскрытия дополнительной диафрагмы и системой измерения скорости волны разрежения в измеритель1ном отсеке, причем дополнительная управляемая диафрагма расположена между измерительным отсеком и камерой пониженного давления и через устройство задержки раскрытия дополни30685 6

5 10 тельной диафрагмы связана с первой диафрагмой, при этом расстояние от дополнительной управляемой диафрагмы и расстояние 7„ от первой диафрагмы до гнезда крепления градуируемого преобразователя связаны соотношением — — +(1,2-2)t-Т, Г2 Е, I

U где U - заданная скорость ударной волны с — заданная скорость волны разрежения;

t - длительность рабочего потока;

Т - время задержки раскрытия дополнительной управляемой диафрагмы.

Если время задержки раскрытия дополнительной диафрагмы взять больше, то основная ударная волна пройдет все отсеки вплоть до дополнительной диафрагмы и .скорость звука в газе до опыта будет неизвестна.

Если время задержки раскрытия дополнительной диафрагмы взять меньше, то волна разрежения успевает пройти в измерительный отсек и исказить начальные параметры газа.

В предлагаемом способе динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе примерно на порядок повышается точность градуировки преобразователей давления, Давление воздуха (азота, гелия или т.п.) порядка сотни атмосфер после открытия диафрагмы формирует н измерительном отсеке {давление газа порядка одной атмосферы) ударную волну. Это обычный процесс работы ударной трубы.

Почти одновременно (с небольшой задержкой по времени) в момент испытаний навстречу ударной волне пропускают волну разрежения. Ее формируют в измерительном отсеке аналогичным образом (давление в камере низкого давленйя порядка одной десятой атмосферы) .

С помощью датчиков-детекторов и измерительной аппаратуры времени прохождения волны разрежения мерных баз определяют скорость звука в газе в измерительном отсеке. При этом скорость звука определяется фактически в самый момент эксперимента. Поэтому предлагаемая точность определения ее (следовательно, точность определения входных параметров и точность динамических градуировок примерно в десять раз (на порядок) выше йзвестной.

На чертеже дано устройство для осуществления способа динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе.

Устройство содержит камеры высокого 1 и низкого 2 давлений, разделен-ные управляемой диафрагмой 3. Камера низкого давления переходит в измерительный отсек ч, в котором размещаются гнезда g для градуируемых измерительных преобразователей, датчики-детекторы б ударной волны, соединенные электрически с измерителем

7 времени, и датчики-детекторы 8 волны разрежения, соединенные с другим измерителем 9 времени.

К камере низкого давления примыкает дополнительная камера 10 пони1

20 женного давления „отделенная от камеры низкого давления дополнительной управляемой диафрагмой 11, Обе управляемые диафрагмы связаны между собой через устройство 12 задержки раскрытия диафрагм. Индексом

13 на чертеже показан рабочий поток.

Предложенное устройство работает следующим образом. зв Перед испытанием градуируемые датчики — измерительные преобразователи давления устанавливают н гнезда 5 и присоединяют через вторичные преобразователи (не показаны) к регистраторам (не показаны).

В КВД 1 создают давление газа

{воздуха) порядка сотни атмосфер. В

КНД 2 создают давление порядка атмосферы рабочего газа (азот, воздух, гелий и т.п.). В КНД 10 создают пониженное давление газа (воздуха) порядка 0,1 атм.

Измеряют мерные базы ударной волны (расстояние между датчиками-детекторами 6 ударной волны) и волны разрежения {расстояние между датчиками-детекторами 9 волны разрежения). Эти измерения для каждой установки проводят один раз и результаты вносят,а технический паспорт устройства для испольso зованил во всех последующих испытаниях. . Измеряют расстояние Е между управляемой диафрагмой 3 и гнездами градуируемых преобразователей и расстояние Pg между дополнительной диафрагмой 11 и гнездами 5. Эти результаты измерений также заносят в паспорт устройства и используют в последующих испытаниях.

7 10306

По известным таблицам определяют Д длительность рабочего потока 13, ориентировочную скорость ударной волны и ориентировочную скорость звука в рабочем газе.С. По всей этим дан- 5 ным определяют время задержки Т по эмпирической формуле

Т = „ +(1,2-2)т- — ар 1.

6 и устанавливают ее на устройстве 12 задержки раскрытия управляемой диафрагмы.

После этого раскрывают управляемую диафрагму 3, формируют ударную волну и пропускают ее в.измерительный с тсек Ф. .С. задержкой по времени рас:

85 крывают управляемую диафрагму 11 и пропускают в измерительный отсек 4 волну разрежения., С помощью датчиков-детекторов, 6 и 8 и измерителей времени 7 и 9 измеряют время прохождения ударной волны и волны разрежения мерных баз. Ilo результатам измерений определяют параметры газа за ударной волной в рабочем потоке 13, т,е. параметры газа, действующего на градуируемые измерительные преобразователи.

Использование предложенного способа обеспечивает надежность получаемой при исследованиях информации.

Составитель О. Сафонов

Редактор Л Гратилло Техре@О,.Неце Корректор О. Тигор

Заказ 5201/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0Я «Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4Д

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4.