Устройство для измерения пульсацийдавления газа

Устройство для измерения пульсацийдавления газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИПЛЬСТВУ

Саюэ советских

Социалистических

Ресвублик

<п>800735 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено Об0379 (21) 2733808/18-10 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 300181. Бюллетень |4В 4

Дата опубликования описания 3001.81 (53)М. Кл

G L 7/00

G 01 L 23/00

Государственный комитет .

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531. 784 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.П. Борин, Н.Д. Быстров, A.Ã. Гимадиев и Т.Т. «Бубнов« (71) Заявитель

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени . авиационный институт им. акад. С.П. Королева (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ

ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к измерению динамических давлений и может найти применение для измерения .пульсаций давления в воздушно-газовых магистралях двигателей.

Для измерения динамических давлений в объектах, в которых невозможна непосредственная установка датчика давлений, например из-за высоких температур, применяют специальные устройства. К этим устройствам предъявляются жесткие требования по разномерности частотных характеристик в широком диапазоне частот колебаний.

В аэрометрическом приемнике для 1э измерения нестационарных давлений в газовом потоке, для предотвращения резонансных колебаний в подводящем волноводе к его выходной части подключено согласующее устройство в виде 20 пневмосопротивления и емкости. Причем пневмосопротивление состоит из включенных последовательно кольцевого щелевого дросселя и нескольких радиальных отверстий в подводящем канале. 25

Совокупная расходная характеристика такого сопротивления является нелинейной. В этой связи точное согласование характеристики пневмосопротивле- . ния с волновым сопротивлением подво- ЗО дящего канала возможно лишь на определенной частоте и амплитуде колеба- . ний давления, при неизменных среднем давлении и температуре газа (Ц .

Однако известное устройство не обладает достаточной точностью при измерении колебаний давления в широком диапазоне частот и амплитуд колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения йульсаций давления газа, состоящее иэ подводящего канала, датчика пульсаций, установленного на выходном конце в корпусе, связанном с подводящим каналом.

Выравнивание частотной характеристики устройства обеспечивается с .помощью пневмосопротивления и емкости.

Пневмосопротивление обладает нелинейной расходной характеристикой, что используется для уменьшения влия1ния уровня среднего давления газа на динамическую погрешность измерения. Снижение влияния среднего давления обеспечивается эа счет смещения рабочей точки на расходной характеристике пневмосопротивления $2j .

Недостатком известного устройства является то, что согласование харак800735 теристик подводящего трубопровода и пневмосопротивления возможно лишь на определенных частотах и амплитудах измеряемых колебаний, что не позволяет проводить точные измерения динамических давлений в широком диапазоне частот и амплитуд колебаний.

Цель изобретения — повышение динамической точности при измерении пульсирующих давлений в пневмосистемах в широком диапазоне частот и ампли- 1О туд колебаний давления.

Для достижения поставленной цели в устройстве, содержащем датчик давления, установленный в корпусе, и подводящий канал на входе в подводящий волноводный канал установлен сосреР доточенный дросселирующий элемент, сопротивление которого равно волновому сопротивлению подводящего канала.

Волновое сопротивление канала определяется по формуле р.с о где y — плотность рабочей среды;

С вЂ” скорость звука в рабочей сре- д де;

S — площадь поперечного сечения подводящего канала.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг.2— расчетная схема устройства для измерения пульсаций давления.

Устройство состоит из подводящего волноводного канала 1} на выходе из которого установлен датчик 2 пульсаций давления, размещенный в корпусе

3. На входе в волноводный канал 1 установлен сосредоточенный дросселирующий элемент 4, выполненный, например в ьиде пористой пробки.

B предлагаемом устройстве,в предпо 4О ложении малости акустической емкости динамической полости датчика, достигается эффект передачи пульсирующего давления по подводящему каналу к дат- чику с незначительным ослаблением 4 амплитуды, связанным с потерями энергии по длине подводящего канала.

Данное положение можно доказать следующим образом.

Найдем связь между векторами коле- о баний Р и P в видевЂ, для чего заРг

О 2. Р пишем исходные уравнения, связывающие между собой векторы колебаний давления и расхода (Р Н q) в сечениях О, A и Б (фиг. 2), пренебрегая потерями энергии по длине подводящего канала

P Р„+ Rqq (1)

Рг cos С + 37рц sin — (2) р L г с я q с05 + 1 — р- sin — (3) где R — сопротивление дросселирующего элемента; — волновое сопротивление подвоо дящего канала; — длина подводящего канала, uu — круговая частота колебаний;

С вЂ” скорость звука в канале, наполненной газом; = М:1, Решая совместно уравнения 1-3, на Р ходим — в виде

Ро

Рд.

Р! 2ol (mli 1(1)

) 5in—

О 2 откуда модуль

Р1

Ро о

Определим условия равенства(— -/ = 1 (Ро в широком диапазоне частот. Они очевидны

1 +

R г (6) - R Zs — +

Zy Z

В предположении закрытого конца волноводного канала и малости акустической емкости датчика пульсаций давления 7 является бесконечно большим, откуда =. 0 и — 1,т.е. К=2 o- R

Zg Za

Полученный результат может быть объяснен с помощью известных физических представлений о распространении плоских волн в трубопроводе, наполненном газом. Динамическое давление в любой точке сечения Б (фиг. 2) можно рассматривать как суперпозицию двух бегущих волн давления: прямой волны, распространяющейся от точки в сечении 0 к точке в сечении Б, и отраженной волны, распространяющейся от Б к О. Здесь необходимо отметить, что при R = . отраженная волна, следующая от 2 и 0 уходит из волновода, не отражаясь от сосредоточенного сопротивления.

Следовательно, динамическое давление в точке сечения Б определяется как сумма давлений в прямой и отраженной волнах . д. Рг npe>+ Р otp.

В случае бесконечно большой ны Zg давление в отраженной но давлению в прямой волне

Р,, „, поэтому

P = 2Рг оР .

Если пренебречь потерями по то для прямой бегущей волны ливо равенство величиволне равZ АР длине справед-9 сеi с

2 Па ЧМ пРаМ

800735. auL

Р2 е с /

P! Р откуда следует, что — = 1

РО

Формула изобретения

+ R

1 ПРЯМ. Q1 ПРаМ. а также равенством

Рдая

cI — ) 1ПРам. Z0, справедливым для бегущей волны откуда Р, = Р))ри. (1 - — ), R

P

1паям. 1 +

1 учетом и Zp, Р1 пРЯм

Отсюда следует, что (И Ь

1 с

P = — Р Е

2 пРЯм. 2 0

ОЛ

1 с. (a) 1

- с

Р.Е а Р = 1 — Р Е

2 2 0

Ро

4)цс. 2

Составитель О. Полев

Редактор В. Матюхина Техред,Н. Бабурка корректор

A. Гриценко

Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10403/52

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 де р„ „ — давление в прямой бегущей волне в точке сечения А; ии,L,Ñ,j — известны из текста, е — основание натуральных логарифмов.

Выразим Р через давление Р, для чего воспользуемся следующим уравнением:

Устройство для измерения пульсаций давления газа, содержащее датчик давления, установленный в корпу-i се и подводящий волноводный канал, о т л и ч а ю щ е е с .я тем, что, с целью повышения динамической точности. измерения, оно снабжено сосре1$ доточенным дросселирующим элементом, установленным на входе подводящего канала, причем сопротивление дросселирующего элемента выбрано равным волновому сопротивлению подводящего

;@ волноводного канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 241764, кл. G 01 P 5/14, 1968.

2. Авторское с и -,етельство СССР

Р 427252, кл. G 01 L 7/00, 1972 (прототип).