Устройство для измерения пульсаций давления

Устройство для измерения пульсаций давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Сециааистических

Уеапублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 180180 (21) 2871239/18-10 (53) И. Кл.

G 01 L 19/00

G 01 L 19/06 с присоединением заявки М—

3 есухарственвый квинтет

СССР тю дмаи язебретемяй я еткрытяй (23)Приоритет

Опубликовано 07,0981. Бюллетень N9 33 (53) УДК 531.787 (088.8) Дата опубликования описания 07,0981 (72) Авторы из обретения

В. П. Корин, Н. Д, Быстров, А, Г. Гимажнев н Т;-T:.-..:Áóáíî

1 ,. I °

Куйбьхаевский ордена Трудового Красного 3намени авиационный институт им, академика С, П, Королева- †--- ) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ

ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения пульсаций . давления.

Известен акустический зонд в ко« тором согласованная нагрузка выполнена в виде отрезка трубопровода с боковым расположением микрофона от-, носительно него до получения бесконечной эквивалентной нагрузки с целью устранения отражений f1).

Известно устройство для измерения нестационарных давлений в гидросистемах, содержащее поглотитель колебаний, выполненный в виде отрезка 15 трубопровода, заполненного пористым материалом, один конец которого за- глушен Г21 .

Однако это устройство имеет ряд недоста тков . Ю

Так как волновое сопротивление канала по длине иэ-за наличия пористого материала в согласующей нагрузке изменяется скачкообразно, то некоторая часть энергии колебаний, распространяющейся по каналу устройства, будет отражаться, и в приемном канале будут иметь место резонансные колебания, что приводит к погрешности при измерении колебаний давления. 30 длина трубопровода с пористым материалом составляет, как правило, несколько длин приемного канала, что приводит к утяжелению конструкции. Кроме того, данное устройство является весьма трудоемким в изготовлении Нэза наличия трубопровода с пористыми материалом.

Целью изобретения является повышение динамической точности прн измерении пульсирующих давлений в гидрои нневмосистемах в широком диапазоне частот н амплитуд колебаний давления.

Для достижения этой цели устройство для измерения пульсаций давления, содержащее датчик давления, подводящий трубмтровод и поглотитель ко,лебаний, выполненный в виде отрезка трубопровода, один конец которого заглушен, снабжено согласующим устройством, выполненным в виде двух одинаковых дросселирукщих элементов, расположенных соответственно в подводящем трубопроводе и поглотнтеле, симметрично относительно входа в датчик давлениями причем акустические сопротивления дросселирующих .элементов ,одинаковы и равны волновому сопротивленщо подводящего трубопровода.

862003

На фиг. 1 приведена конструктивная схема устройства для измерения пульсаций давления на фиг, 2 — акустическая схема устройства.

Устройство содержит заборник пульсаций давления 1, который с помощью ,подводящего трубопровода 2 соединя-. ется с корпусом датчика 3. В корпусе

3 установлен датчик пульсаций давления 4, поджатый крьыкой 5. Герметич-ность установки датчика обеспечивается упругой прокладкой б. Пульсации давления рабочей среды поступают к датчику давления по каналу, перпен„ дикулярному подводящему трубопроводу. Подводящий трубопровод в корпусе датчика переходит в .поглотитель колебаний 7, заглушенный на конце заглушкой 8, B подводящем трубопроводе

2 и поглотителе колебаний 7 симметрично относительно входа в датчик давления установлены два одинаковых дросселирующих элемента 9 и 10, выполненных, например, в виде пористых вставок.

Устройство изготавливается таким образом, что геометрия подводящего и согласующего каналов одинакова, т.е. равны внутренние диаметры и длины указанных волноводных каналов, Акустическое сопротивление дросселирующих элементов должно быть подобрано, например, в процессе продувок равным волновому сопротивлению подводяще о канала, которое, как известно, имеет активный характер и равно Ь - д, где р - плотность рабочей среды в подводящем волиоводеу с — скорость звука. в рабочей среде, заполняющей подводящий канал .В - йлощадьпоперечного сечения подводящего канала.

В случае малости акустической емкости датчика давления описанное .Устройство обеспечивает передачу пульсаций давления с входа в устройство к датчику с очностью не меньшей, чем в устройствах измерений пульсаций .: давления с длинной линией.

Представим акустическую схему устройства для измерения пульсаций дав-. ления в виде двух трубопроводов одинаковой геометрии, на стыке которых установлены два одинаковых дросселирующнх элемента и датчик давления (сш. фиг. 2).

На фиг. 2 приняты. следующие обозначения:

11, - входное сечение устройства, 13 — входное сечение первого дросселяэ

13 — сечение на входе в датчик давления;

14 — входное сечение второго дросселя)

15 — выходное сечение устройства;

2 — подводящий трубопровод . 7 — согласующий трубопровод (поглотитель колебаний);

9,10 — дросселирующие элементы

4 — датчик давления „ — длина подводящего и согласукицего трубопроводов.

В акустической схеме устройства (фиг. 2) согласующий трубопровод заглушен со свободного конца, что соответствует бесконечно большому акустическому сопротивлению на конце согласующего трубопровода (Z< = ), БУ.дем считать, что на входе подводящего трубопровода подключен идеальный источник колебаниЯ давления с внутренним сопротивлением Z«» О, Сопротивления дросселирующих элементов одинаковы и равны волновому сопротивлению подводящего трубопровода 6» 6 условно волны давления (скорости) < движущиеся со входа устройства, названы прямыми волнами а волны, дви20 жущиеся в обратном направлении, обратными волнами. Колебания давления в каждом проходном сечении устройства представляют собой наложение прямых и обратных волн давления.

Для анализа вс лнового процесса в устройстве определяют вначале коэффициенты отражения волн в характерных сечениях устройства. При этом пользуются известной формулой для коэффициента отражения волн давления где 2„ - акустическое сопротивление нагрузки в рассматриваемом сечении;

2з - волновое сопротивление трубопровода.

Для сечения 11 коэффициент отраже49 ния ддя обратных волн давления, с учетом н 2«=0, буде равен

4 .1 . Ь-2 („, О+.>I

4$

Имея в виде сосредоточенность дроссвлирующих элементов и пренебрежимо малую величину объема между ними при определении коэффициента отражения

$© волн давления в сечении 12, можно принять, что акустическое сопротивление нагрузки в этом сечении складывается из последовательного соединения сопротивлений дросселирующих элемени aoxso®oro сопротивления согаасующего трубопровода, т.е. Z> »32>

Тогда для сечения 12 имеем

Коэффициент отражения для обратных волн .в сечении 14 определяется аналогично р„ и равен Гз„4 = - . В се862003 тл . а «)=Ъ ю l

4@в чении 15 („ = ) коэффициент отражения для прямых волн

Ъь= 1

Для простоты рассуждений пренебрегаем распределенными по длине ric6eрями энергии. При включении источника колебаний давления с -вектором колебаний давлениЯ Р на входе устройства по подводящему трубопроводу побежит прямая волна давления с ампли-. тудой Р.и . Дойдя до сечения 12 эа время = «А, прямая волна давления ® претерпит отражение и преломление..

При этом появляются две волны прямая - с амплитудой g Р„„,движущаяся к

1 сечению 15, и обратная — с аййлитудой

Л 1%

Х ""

-Р„„, движущаяся обратно к входу (к ечейию 11). B сечении 12 давление складывается из давления падающей волны f и отраженной волны р,„и раэио; р «. таким образом, перед дросселирую- 20 щими элементами (в сечении 12) через время = — после включения источии", 4 ка колебаний появляется колебательное давление с амплитудой- (Р+, а

3 за дросселирующими элементами (s ce- p чении 14 ) — колебательное давление с амплитудой-Р,„, Поскольку дросселн I руане элементы обладают активным сОпротивлением, то образуется переток рабочей среды от сечения 12 к сечению 14. В силу того, что сопротивления дросселирующих элементов равны, в сечении датчика давления (сечение

13) будет наблюдаться колебательное давление с амплитудой, равной полу-, аумме амплитуд давления в сечениях.

12 и 14, т.е.

Следовательно, через времяТ= ф. датчик зарегистрирует входное давление без амплитудных искажений. Фазовый сдвиг при этом будет равенЧ=--QJ

С

Рассмотрим процесс распространения отраженной и преломленной волн, Отраженная от сечения 12 волна доходит до сечения 11 при этом она отражается повторно с переменой зна» ка (Гр„„ -3), После этого к сечению

12 побежит волна разрежения с амплитудой -Р„„ . Прямая волна, прошедшая через сечение 12,доходит до сечения

15 и отражается or него с коэффициентом р„ = 1, т.е. к сечению 14 движется обратная волна с амплитудой Р„„, Поскольку расстояния, пробегаемые прямыми и обратными волнами, одинаковы, то по истечении времени

,-+ после включения источника коле баний к сосредоточенным. дросселирующим элементам одновременно подойдут с двух сторон две волны давления равйой амплитуды, но находящиеся в противофазе. При этом произойдет их взаимное гашение и в подводящем трубопроводе не будут возникать резонансные колебания давления.!

Формула изобретения

Устройство для измерения пульсаций давления, содержащее датчик дав.ления подводящий трубопровод и по,глотитель колебаний, выполненный в виде отрезка трубопровода, один конец которого заглушен, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы-шения динамической точности, оно снабжено согласующим устройством, выполненным s виде двух одинаковых дросселирующих элементов, расположен;ных соответственно в подводящеьР трубопроводе и поглотителе, симметрич- " но относительно входа в датчик давления, причем акустические сопротивле- ния дросселирумщих элементов одинаковыи равны волновому сопротивлению подводящего трубопровода, Источники инФормации, принятые во эМимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Ф 49969> кл Н 64 и 1/32 23,02.36, 2, Авторское свидетельство СССР

9 4 75524 ten, С 01 Е 19/00 06.06.73 (прототий).

ВННИОИ Заказ 6533/37

Тираж 997 Подписное Филиал ПВ6 "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4