Устройство для измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K11/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ TE ШEPATУPЫ

I

I Изобретение относится к технике температурных измерений и может быть использовано для измерений температур газовых потоков, например, в газотурбин1-1ых двигателях.

Известны струйно-акустические устройства для измерения температур газовых потоков, содержащие в качестве термочувствительного элемента струйно-акустический генератор колебаний и 2.

Недостатком этих устройств является влияние величины давления в резонаторе на точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является струйно-акустическое устройство, содержащее резонатор с входным и выходным каналами и преобразователь частоты акустических колебаний в электрический сигнал. Резонатор в этом устройстве снабжен 1щли}одром с поршшем, разделяющим цилиндр на две камеры, причем поршень соединен с профилированной иглой, размещенной в выходном канале резонатора, а камеры цилиндра соединены трубопроводами с входным и выходным каналами резонатора Гз}.

Недостатком этого Струйно-акустического устройства является сравнительно низкая точность и достоверность получаемых результатов измере10ний температуры газового потока вследствие возмущающего воздействия профилированной иглы на поток газа и влияния изменения давления в резонаторе на точность измерения.

15

Цель изобретения - повышение точности и достоверности результатов измерения температуры за счет исключения влияния возмущающего воздействия профилированной иглы на поток

20 газа и изменений величины давления в резонаторе.

.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем резонатор с входным и выходным соплами, преобразователь.частоты акустических колебаний в электрический сигнал, разделенный поршнем на две камеры, соединенные трубопроводами с входным и выходным каналами резонатора, сопло, размещенное во входном канале резонатора, выполнено по вижным и кинематически связано с по нем цилиндра. Связь между частотой колебаний, скоростью V истечений и расстоянием ё от входного сопла до края клина для струйно-акустического генератор во всех случаях с некоторым приближением описывается зависимостью где ,2,3... - порядок гармоники Скорость истечения газа из сопла генератора определяется выражением -- jr:frКМгде К - показатель адиабатЕ г R - газовая постоянная Тр - абсолютная температура газ перед соплом; Ру - давление газа в камере-, Р- - давление газа перед входны соплом; & - коэффициент скорости. Анализ выражений О) и (2) показывает, что для того, обеспечить однозначную зависимость между частотой колебаний и температурой газа, необходимо изменение скорости истечения газа из входного канала, вызванное изменением отношений давленийрц1Р, компенсировать изменением расстояния 2 от входного сопла до клина. Последнее может достигать ся изменением положения подвижного сходного сопла, установленного во входном канале, по зависимости, полученной из выражений (.1) и С 2). Г UH )

гдеЬ -- относите;гьное расстояние от в}содно1о сопла до клина;

Устройство для измерения температуры газового пото.ка работает следующим образом. и - расстояния от входного сопла до клина соответственно при критическом и докритическом режимах истечения газа из выходного канала генератора; коэффициенты расхода воздуха соответственно при критическом и докритическом режимах истечения газа из выходного канала генератора. На критических и сверхкритических режимах истечения газа из выходного канала генератора перепад давлений на входном сопле остается постоянным, поэтому 6 1. На фиг. 1 схематично показано устройство для измерения температуры ra3aj на фиг. 2 - график зависимости г от(/Р(.. .Устройство состоит из подвижного входного сопла 1 резонатора 2, выходного канала 3, элемента 4, регулирующего расстояние Е от подвижного .входного сопла до клина 5 при помощи штока 6, кинематически связанного с подвижным входным соплом, в зависимости от перепада давлений в камерах 7 и 8 и преобразователь 9 выходного сигнала генератора. На фиг. 2 показана зависимость потребного изменения относительного расстояния Е , создаваемого перемещением входного сопла, от отношения абсолютного давления газа в резонаторе Р к давлению газа на входе в генератор Р,, имеющего след5пощие характеристики: расстояние от входного сопла до клина при критическом режиме истечения В 2,5-10 м, . ширина резонансной камеры 5,9-10м, площади поперечных сечений входного и выходного сопел равны 6,66-10 м относительное расстояние изменяется в пределах от до 3,5i Экспериментальные исследования макета генератора с указанными геометрическими размерами показали, что генерируемая частота колебаний 2900 Гц поддерживается постоянной при изменении перепада давлений , в диапазоне от 0,76, соответствующему критическому истечению из выходного канала питания генератора, до 0,96.

Газ, температура которого измеряется, поступает через входное сопло генератора колебаний в резонатор и в нем, благодаря взаимодействию потока с кромками выходного канала, создаются акустические колебания.

При изменении давления газа на входе в генератор изменяется перепад давлений на поршне элемента 4, что приводит к его перемещению вместе со штоком, который кинематически связан с подвижным входным соплом. Расстояние от входного сопла до клина изменяется до тех пор, пока не установится равновесие на поршне, которое обеспечивается за счет деформации пружины. Последней достигается требуемый закон изменения расстояния 6. .

Таким образом, предложенное устройство за счет исключения влияния указанных,дестабилизируюищх факторов позволяет повысить точность и достоверность результатов измерения. Формула изобретения

Устройство для измерения температуры, содержащее резонатор с входным и выходным соплами, преобразователь частоты акустических колебаний в электрический сигнал и цилиндр, разделенный поршнем на две камеры,

соединенные трубопроводами с входным и выходным каналами резонатора, 1отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и достоверности результатов измерений за

счет исключения влияния возмущающих воздействий на поток газа и изменения давления в резонаторе, сопло, размещенное во входном канале резонатора, выполнено подвижным и кинематически связано с поршнем цилиндра.

Источники информации, принятые-во внимание при экспертизе

1в

о № 757877, кл. G 01 К 11/26, 1978 (прототип).

PC