Устройство для динамической градуировки датчиков давления в жидкости Советский патент 1979 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к устройствам для градуировки датчиков давления.

Известны устройства для динамической градуировки датчиков давления, основанные на применении пульсаторов, возбуждающих колебания давления в жидко аной или газовой среде либо путем периодического изменения проходного сечения потока этой среды, либо путем периодического изменения объема полости, в которой находится средаСЛ.

Градуировка датчиков на таких устройствах при больших значениях амплитуды и частоты колебаний требует пульсаторов большой мощности, с большими габаритами и весом, что является серьезным препятствием для получения достаточно широких диапазонов градуировки по амплитуде и частоте. Кроме того, возбуждаемый сигнал содержит посторонние частоты и шумы, уровень KOTopbiX возрастает с увеличением частотч колебаний, чго снижает точность градуировки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому устройству является устройство для динамической градуировки датчиков давления, которое содержит пульсатор и полуволновой резонатор, работающие на воздухе 2.

Полуволновой резонатор, которий представляет собой цилиндрическую полосгь переменной длины, усиливает возбуждаемые пульсатором колебания давления и повышает частоту сигнала. Но коэффициент усиления полуволнового резонатора мал, поэтому указа.чные выше недостатки сохраняются и в такого рода устройствах.

Цель изобретения - повьиление точности и расширение диапазона градуировки по амплитуде и частоте.

Поставленная нель достигается тем, что в устройстве, содержащем пульсатор и полуволновой резонатор, на торцевой стенке полуполнового резонатора жестко закреплена центробежная форсунка, телескопически раздвигаемый корпус которой, состоящий из сопла и камеры закручивания, через тангенциальные каналы, выполненные в ее стенке, соединен с полостью предфорсуночной камеры, стенки которой жестко соединены со стенками камеры закручивания, при этом 3 предфорсуночная полость соединена трубопроводом с источником жидкости, а штуцера для под соединения исследуемого и контролируемого да чиков расположены по стенке предфорсуночной полости. Предфорсуночная камера устройства выполнена в виде цилиндра и размещенного внутри н го подвижного поршня. Полость газового вихря форсунки выгклняет функции четвертьволнового резонатора, а предфорсуночная полость с тангенциальными каналами форсунки выполняет функции резонатора Гельмгольца. Последнее достигается при совпадении частоты колебаний, задаваемой пульсатором, е собственными частотами присоединенных резонаторов - собственная частота четвертьволногде Vi,/2 вого резонатора и резонатора Гельвмгольца (соответственно); -скорости звука в воздухе и жидкости (воде) соответственно; -длина форсунки; -длина тангенциальных каналов фор сунки; - объем тангенциальных каналов; 1 V объем предфорсуночной полости. Изменяя объем предфорсуночной полости и длину форсунки, можно в широких пределах изменять амплитуду колебаний давления. Высокая избирательность и добротность присоединенного сдвоенного резонатора дают возможность выделять из генерируемого пульсатором сигнала более высокие гармоники и усиливать их в присоединенных резонаторах до требуемой величины, что позволяет расширить диапазон градуировки по частоте. На фиг. 1 приведен пример вьшолнения предлагаемого устройства для динамической Jpa дуировки датчиков давления: на фиг. 2-5 - ос циллограммы колебания давления в полости по луволнового резонатора и в жидкостной предфорсуночной камере. Устройство включает в себя пульсатор 1, ос новными элементами которого являются подвиж ный диск 2 и неподвижный диск 3. К неподвиж ному диску 3 присоединен полуволновой резонатор 4, ограниченный трубами 5 и 6, причем имеется возможность перемешения трубы 6 относительно трубы 5 для изменения длины этого резонатора. К торцовой стенке трубы 6 жестко присоединена центробежная форсунка 7, которая имеет телескопически раздвигаемый корпус, состоящий из сопла 8 и камеры закручивания 9. При подаче воды в форсунку в ней образуется 1 ПОЛОСТЬ газового вихря, ограниченная поверхностью закрученного потока воды и торцовой стенкой форсунки. Эта полость выполняет функции четвертьволнового резонатора. Входные тангенциальные каналы форсунки, выполненные в стенке камеры 9, соединяют ее с полостью предфорсуночной камеры 10. Предфорсуночная полость вместе с тангенциальными каналами форсунки выполняет функции резонатора Гельмгольца. В стенке камеры 10 имеется канал 11 для подачи в полость воды и установлены исследуемый датчик 12 и контрольный датчик 13. Объем предфорсуночной камеры 10 можно изменить путем перемещения поршня 14. Воздух в устройство поступает по каналу 15, а небольшая часть воздуха (5-10%) подается по каналу 16 с целью предотвращения скопления воды в резонаторе 4. Смесь воздуха и воды выходит из устройства по каналу 17. Устройство работает следующим образом. Вначале производят настройку устройства на заданную частоту. Для этого трубу 6 перемещают относительно трубы 5 и устанавливают такую длину полуволнового резонатора 4, чтобы заданная частота колебаний v бьша равна или кратна собственной частоте полуволнового резонатора 4, определяемой по формуле (3) где С - скорость звука в воздухе, f4 - длина полуволнового резонатора 4. Затем при помошд поршня 14 изменяют объем предфорсуночной полости 10 и доводят его до величины, определяемой но формуле (2). После этого путем перемещения камеры 9 относительно сопла 8 устанавливают значение длины форсунки, удовлетворяющие формуле (1), чем достигается настройка полости газового вихря форсунки как четвертьволнового резонатора. При этом собственные частоты присоединенных резонаторов Pj и г в формулах (1) и (2) принимают равными заданной частоте i. После настройки устройства в него по каналам 15 и 16 подают воздух, а по каналу 11воду. Одновременно приводят во вращение подвижный диск 2 пульсатора 1 и доводят число его оборотов до величины v Ло где По - чнсло отверстий в диске 2. При этом в потоке воздуха, проходящем через пульсатор возбуждаются колебания давления заданной частоты v, которые передаются в предфорсуночную камеру 10 и последовательно усиливаются вначале полуволновым резонатором 4, затем газовым вихрем форсунки 7, который выполняет функции четвертьволнового резонатора, и окончательно предполостью форсуночной камеры 10, которая вместе с тангенциальными каналами форсунки выполняет функции резонатора Гельмгольца. При усилении колебаний давления в трех последовательно соединенных резонаторах они приобретают правильную синусоидальную форму. Значения параметров настройки EI, V и В, уточняют в процессе эксперимента, наблюдая на экране осциллографа за величиной сигнала контрольного датчика 13. После окончательной настройки устройства производят градуировку датчика 12 известным способом. Формула изобретения Устройство для динамической градуировки датчиков давления в жидкости, содержащее пуль сатор и полуволновый резонатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона градуировки по амплитуде и частоте, в него введена жестко закрепленная на торцовой стенке полуволнового 6 16 резонатора центробежная форсунка, телескопически раздвигаемый корпус которой, состоящий из сопла и камеры закручивания, через тангенциальные каналы, вьшолненные в ее стенке, соединен с полостью предфорсуночной камеры, стенки которой жестко соединены со стенками камеры закручивания, при этом предфорсуночная камера соединена трубопроводом с источником жидкости, а штуцера исследуемого и контрольного датчиков расположены на стенке предфорсуночной камеры. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что предфорсуночная камера выполнена в виде цилиндра и размешенного внутри него подвижного поршня. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Современные средства для градуировки измерительных преобразователей переменного давления, Госстандарт СССР, М., 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 200830, кл. G 01 L 27/00, 1967.

15

П 77 т

Д lil/