Устройство для измерения пульсацийдАВлЕНия гАзА Советский патент 1981 года по МПК G01L7/00 G01L23/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА

1

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

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

В аэрометрическом приемнике для измерения нестационарных давлений в газовом потоке, для предотвращения резонансных колебаний в подводящем волноводе к его выходной части подключено согласующее устройство в виде пневмосопротивления и емкости. Причем пневмосопротивление состоит из включенных последовательно кольцевого щелевого дросселя и нескольких радиальных отверстий в подводящем канале. Совокупная расходная характеристика такого сопротивления является нелинейной. В этой связи точное согласова ние характеристики пневмосопротивлеНИН с волновым сопротивлением подводящего канала возможно лишь на определенной частоте и амплитуде колеба- , НИИ давления, при неизменных среднем давлении и температуре газа 11.

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 i устройство для измерения йульсаций давления газа, состоящее из 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 влия)Ния уровня среднего давления газа на динамическую погрешность измерения. Снижение влияния среднего давления обеспечивается за счет смещения рабочей точки,на расходной характеристике пневмосопротивления (2 . Недостатком известного устройства -является то, что согласование характеристик.подводящего трубопровода и пневмосопротивления возможно лишь на определенных частотах и амплитудах измеряе1 а х колебаний, что не позволяет проводить точные измерения диНс1мических давлений в широком днапазоне частот и амплитуд колебаний. Цель изобретения - повышение дина мической точности при измерении пуль сирующих давлений в пневмосистемах в широком диапазоне частот и амплитуд колебаний давления. Для достижения поставленной цели в устройстве, содержащем датчик давления, установленный в корпусе и под водящий канал на входе в подводящий волноводный канал, установлен сосредоточенный дросселируняций элемент, сопротивление которого равно волново му сопротивлению подводящего канала, Волновое сопротивление канала определяется по формуле 7 Р-С 0 S- где р - плотность рабочей среды; С - скорость звука в рабочей ере 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. В предлагаемом устройстве,в предп ложении малости акустической емкости динамической полости датчика, достигается эффект передачи пульсирукицего давления по подводящему каналу к дат чику с незначительным ослаблением амплитуды, связанным с потерями энер гии по длине подводящего канала. Данное положение можно доказать следующим образом. Найдем связь между векторами коле баний Р- и Р„ в виде--, для чего за f о пишем исходные уравнения, связывающие между собой векторы колебаний да ления и расхода (Р н q) в сечениях О А и Б (фиг. 2), пренебрегая потерями энергии по длине подводящего канала РО - РП + (1) Р, . Р, .ft(2) + j - ) q. q.cos где R - сопротивление дросселирующег элемента; ZQ- волновое сопротивление подводящего канала; L - длина подводящего канала, аи- круговая частота колебаний; С - скорость звука в канале, на. полненной газом; j , Решая совместно уравнения 1-3, на р одим в виде ) откуда модуль COS,- Определим условия равенства Они очев широком диапазоне частот, видны z@ а в предположении закрытого конца волноводного канала и малости акустической емкости датчика пульсаций давления Z является бесконечно боль:l,T,e.R Zo шим, откуда 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 сеченииО к точке в сечении Б, и отраженной волны, распространяющейся от Б к О. Здесь необходимо отметить, что при R ZP отраженная волна, следующая от 2 и О уходит из волновода, не отражаясь от сосредоточенного сопротивления. Следовательно, динамическое давление в точке сечения Б определяется как сумма давлений в прямой и отраженной волнах 2. °° PI PU отр. В случае бесконечно большой величины 2 давление в отраженной волне равно Давлению в прямой волне Р РЗ-ППЙГЛ поэтому з. ° PZ прягл. Если пренебречь потерями по длине L, то для прямой бегущей волны справедливо равенство йпРйм М ПРЯМ. -де Р пркам Давление в пря щей волне в то ния А; ои , L , - известны из те е основание нату логарифмов. Выразим Р через давление чего воспользуемся следующим нением ; 1 пР«)м. пРйм. а также равенством - Р-1 прям inPftNS.Zfl справедливым для бегущей вол откуда РО Р1фям;(1 |-) , с учетом R - tp , Отсюда следует, что 1 с р --Р е о.пРЗм. 2 о j (JUL -d а Р 1 -f 0.8

Рп

VF

Ч Рг с / откуда следует, что Формула изобретения Устройство для измерения пульсаций давления газа, содержащее датчик давления, установленный в корпу-i сё и подводящий волноводный канал, отличающееся тем, что, с целью повышения динамической точности измерения, оно снабжено сосредоточенным 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 № 241764, кл. G 01 Р 5/14, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 427252, кл. G 01 L 7/00, 1972 (прототип ) .