Устройство для измерения пульсацийдавления газа

Сафа Сфветеких Сфциалнстыческих Ресвублик(51)М. Клс присоединением заявки Ио(23) Приоритет С 01 1. 7/00С 0123/00 Государстаеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытийОпубликовано 300181, Бюллетень ЙВ 4 Дата опубликования описания 300181(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 15 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 пневмосопротивления с волновым сопротивлением подво- ЗО дящего канала возможно лишь на определенной частоте и амплитуде колеба- . ний 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 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 влия 1 ния уровня среднего давления газа на динамическую погрешность измерения. Снижение влияния среднего давления обеспечивается эа счет смещения рабочей точки на расходной характеристике пневмосопротивления 21 .Недостатком известного устройства является то, что согласование харак2 о 1 м 1грю откуда модульР Ро т, )а тва - -: 1 от. Они оче-б 2 р- +Еу 2 рложении закрытсо канала и малокости датчика гявляется бескоо- йл 0 и21 2 о го концастн акусульсацийнечко боль 1,т.е,1=2 В предп волноводно тической е давления 7 им, отку 0 величиволне ра 3 р Оз ь ( и .М (2 ) длинесправедотгде сопротивл элемента; ирующего теристик подводящего трубопровода ипневмосопротивления возможно лишь наопределенных частотах и амплитудахизмеряемых колебаний, что не позволяет проводить точные измерения динамических давлений в широком диапазоне частот и амплитуд колебаний. Цель изобретения - повышение динамической точностипри измерении пульсирующих давлений в пневмосистемах в широком диапазоне частот и амплитуд колебаний давления.Для достижения поставленной цели в устройстве, содержащем датчик давления, установленный в корпусе, и подводящий канал на входе в подводящий волноводный канал установлен сосреРдоточенный дросселирующий элемент, сопротивление которого равно волновому сопротивлению подводящего канала.Волновое сопротивление канала определяется по формулеро где р - плотность рабочей среды;С - скорость звука в рабочей сре- дде;5 - площадь поперечного сеченияподводящего канала.На фиг. 1 схематически изображенопредлагаемое устройсХво; на фиг.2 -расчетная схема устройства для измерения пульсаций давления.Устройство состоит из подводящеговолноводного канала 11 на выходе изкоторого установлен датчик 2 пульсаций давления, размещенный в корпусе3. На входе в волноводный канал 1установлен сосредоточенный дросселирующий элемент 4, выполненный, напримерв виде пористой пробки.В предлагаемом устройстве,в предпо 4 Оложении малости акустической емкостидинамической полости датчика, достигается эффект передачи пульсирующегодавления по подводящему каналу к дат-чику с незначительным ослаблением 4амплитуды, связанным с потерями энергии по длине подводящего канала.Данное положение можно доказатьследующим образом,Найдем связь между векторами коле-баний Р и Р в видев , для чего заРРопишем исходные уравнения, связывающие между собой векторы колебаний давления и расхода (Р Н ц) в сечениях О,А и Б (фиг. 2), пренебрегая потерямиэнергии по длине подводящего каналаР 0 - Р+ йО (1)Р соя - +(ф.С еО- волновое сопротивление подвоодящего канала;- длина подводящего канала, (ю - круговая частота колебаний; С - скорость звука в канале, наполненной газом; Решая совместно уравнения 1-3, наР 2 ходим - в видеРо Рд. р Определим условия равен в широком диапазоне часвидны1 +В Ш даПолученный результат может быть объяснен с помощью известных физичес ких представлений о распространении плоских волн в трубопроводе, наполненном газом, Динамическое давление в любой точке сечения Б (фиг, 2) мож но 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 к = 3. 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 .+ Р 0 та.В случае бесконечно большойны 2 давление в отраженнойно давлению в прямой волнещ Р , поэтому2 д, ирои,Если пренебречь потерями пото для прямой бегущей волныливо равенство сй гр %мпрам- сР.Е а Р = 1 Р Е 2 2 О 4)ис. г оставите ехред,Н. едактор В. Матюхина Тираж 918 Подписное ВНИИПИ Государственного кОмитета СССР по делам изобретений и открытий 1 3035 р Москва, Ж, Раушская наб., д.аказ 10403/52 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Р - давление в прямой бегущей волне в точке сечения А;сю,.,С, - известны из текста,е - основание натуральныхлогарифмов.Выразим Р через давление Р , для чего воспользуемся следующим уравнением:.) прям. Я,1 пщм,а также равенством ря яяяя с - ) апра м. Ед, справедливым для бегущей волныротуда Р) = Р)чр),( + 2 )ра 1с учетом Н = Ер, Р 1 прам 2 0)Ръоткуда следует, что- = 1РО Устройство для измерения пульсаций давления газа, содержащее дат 1 О чик давления, установленный в корпу-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 сосре 15 доточенным дросселирующим элементом,установленным на входе подводящегоканала, причем сопротивление дросселирующего элемента выбрано равнымволновому сопротивлению подводящеговолноводного канала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 241764, кл. 6 01 Р 5/14, 1968. 2. Авторское си-,етельство СССР Р 427252, кл, 6 01 1. 7/00, 1972 (прототип).О. ПолевА. Г и енк абурка Корректор ГРиЦенк