Устройство для измерения пульсаций давления

Союз Советских Социалистических Уеапублик(51)И. Кл.з 6 01 Е 19/00 6 01 Е 19/06 с присоединением заявки М -есухарственвый квинтет СССР тю амви нзебретеннй я еткрытнйДата опубликования описания 07,0981)Куйбьхаевский ордена Трудового Красного Знамениавиационный институт им. академика С, П, Королева- - . - .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИБРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯИзобретение относится к областиприборостроения, в частности к устройствам для измерения пульсацийдавления.3Известен акустический зонд в котором согласованная нагрузка выполнена в виде отрезка трубопровода сбоковым расположением микрофона от",носительно него до получения бесконечной эквивалентной нагрузки сцелью устранения отражений 1.Известно устройство для измерения нестационарных давлений в гидросистемах, содержащее поглотитель колебаний, выполненный в аиде отрезка 1трубопровода, заполненного пористымматериалом, один конец которого за-фглушен Г 21,Однако это устройство имеет ряднедостатков. ЮТак как волновое сопротивление канала по длине иэ-эа наличия пористого материала в согласующей нагрузкеизменяется скачкообразно, то некоторая часть энергии колебаний, распро- Истраняющейся по каналу устройства,будетотражаться, и в приемном канале будут иметь место резонансныеколебания, 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. Крометого, данное устройство являетсявесьма трудоемким в изготовлении эза наличия трубопровода с пористымиматериалом.Целью изобретения является повышение динамической точности прн измерении пульсирующих давлений в гидрои пневмосистемах в широком диапазонечастот н амплитуд колебаний давления,Для достижения этой цели устройство для измерения пульсаций давления,содержащее датчик давления, подводящий трубсхтровод н поглотитель ко,лебаний, выполненный в виде отрезкатрубопровода, один конец которогозаглуаеи, снабжено согласующим устройством, выполненным в виде двуходинаковых дросселирукщих элементов,расположенных соответственно в подводящем трубопроводе и поглотнтеле, симметрично относительно входа в датчикдавлениями причем акустические сопротивления дросселирующих .элементов,одинаковы и равны волновому сопротнвленщо подводящего трубопровода.9,10 - дросселирующие элементы4 - датчик давления- длина подводящего и согласующего трубопроводов,В акустической схеме устройства(фиг. 2) согласующий трубопровод заглушен со свободного конца, что соответствует бесконечно большому акустическому сопротивлению на конце согласующего трубопровода (24= ), БУ;дем считать, что на входе подводят"го трубопровода подключен идеальныйисточник колебаниЯ давления с внутренним сопротивлением Е 1О, Сопротивления дросселирующих элемен"тов одинаковы и равны волновому со 5 противлению подррдящего трубопровода6 6условно волны давления (скорости)движущиеся со входа устройства, названы прямыми волнами а волны, дви 20 жущиеся в обратном направлении,обратными волнами. Колебания давления в каждом проходном сечении устройства представляют собой наложение прямых и обратных волн давления.Для анализа вслнозого процесса в устройстве определяют вначале коэффициенты отражения волн з характерных сечениях устройства. При этом пользуются известной Формулой для коэффициента отражения волн давления имея в виде сосредоточенность дроссвлирувщих элементов и пренебрежимо малую величину объема между ними при определении коэффициента отражения Щ волн давления з сечении 12, можно принять, что акустическое сопротивление нагрузки в этом сечении складывается из последовательного соединения сопротивлений дросселирующих элементов и волнового сопротивления согласующего трубопровода, т.е. 7 н 32 .Тогда для сечения 12 имеем ф 2 ь -ВТР 11 Ъ+ 2 В 2 жения для об4 определяетавен Тр 4 Коэффициент от волн .в сечении логично Гр, н тных ана- В се На Фиг, 1 приведена конструктивная схема устройства для измеренияпульсаций давлениями на Фиг, 2 - акустическая схема устройства,Устройство содержит заборник пульсаций давления 1, который с помощью,подводящего трубопровода 2 соединяется с корпусом датчика 3. В корпусе3 установлен датчик пульсаций давления 4, поджатый крьыкой 5. Герметич- .ность установки датчика обеспечивается упругой прокладкой б. Пульсации 1давления рабочей среды поступают кдатчику давления по каналу, перпен дикулярному подводящему трубопроводу. Подводящий трубопровод в корпуседатчика переходит в поглотитель колебаний 7, заглушенный на конце заглушкой 8, В подводящем трубопроводе2 и поглотителе колебаний 7 симметрично относительно входа в датчик давления установлены два одинаковых дрос"селнрующих элемента 9 и 10, выполненных, например, в виде пористых вставок.Устройство изготавливается такимобразом, что геометрия подводящеГО Исогласующего каналов одинакова,т.е, равны внутренние диаметры идлины указанных волноводных каналов,Акустическое сопротивление дросселирующих элементов должно быть подобрано, например, в процессе продувокравным волновому сопротивлению подводяще о канала, которое, как известно, меет активный характер и равноЬ = д , где Р - плотность рабочейсреды в подводящем волиоводеу с - ско рость 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 кдатчику с точностью не меньшей, чемв устройствах измерений пульсаций .:давления с длинной линией.Представим акустическую схему устройства для измерения пульсаций дав-.ления в виде двух трубопрозодоз одинаковой геометрии, на стыке которых установлены дза одинаковых дросселирующнх элемента и датчик давления (см. Фиг. 2),На фиг. 2 приняты следующие обозначения:11, - входное сечение устройства,1 Ъ - входное сечение первогодросселяэ13 - сечение на входе в датчикдавления;14 - входное сечение второго 46дросселя;15 - выходное сечение устройства;2 - подводящий трубопровод,(поглотитель колебаний); где 2 - акустическое сопротивлениенагрузки з рассматриваемом сечении;2 э - волновое сопротивление трубопровода,Для сечения 11 коэффициент отражения для обратных волн давления, с учетом 2 2.и=О, будет равен;филиал ПЗЮ ипате г. Ужгород, уЬ. оектная, 4 чении 15 (:с ) коэффициент отражения для прямых волнГр,ь = 1Для простоты рассуждений пренебРегаем распределенными по длине потерями энергии. При включении источника колебаний давления с .векторомколебаний давлениЯ Р на входе устройства по подводящему трубопроводу побежит прямая волна давления с амплитудой Ри . Дойдя до сечения 12 эавремя- А , прямая волна давленияпретерпит отражение и преломление,При этом появляются две волны прямая "с амплитудой р,движущаяся к1сечению 15, и обратная - с аййлитудой1%ХР, движущаяся обратно к входу (кечейию 11), В сечении 12 давлениескладывается из давления падающейволны и отраженной волны р,иравно;Р,таким образом, перед дросселирующими элементами (в сечении 12) черезвремя ь: - после включения источии"г Ька колебаний появляется колебательное давление с амплитудой-(Р+, а3за дросселирующими элементами (в сечении 14 ) - колебательное давление самплитудой-Р Поскольку дросселнруане элементы обладают активнымсОпротивлением, то образуется перетокрабочей среды от сечения 12 к сечению 14. В силу того, что сопротивления дросселирующих элементов равны,в сечении датчика давления (сечение13) будет наблюдаться колебательноедавление с амплитудой, равной полу-,еумме амплитуд давления в сечениях.12 и 14, т,е. 40Следовательно, через времяТ:датчик зарегистрирует входное давление без амплитудных искажений. Фазовый сдвиг при этом будет равенЧ: --ОСРассмотрим процесс распростране" ния отраженной и преломленной волн, Отраженная от сечения 12 волна доходит до сечения 11 при этом онаотражается повторно с переменой знака (Гр -3), После этого к сечению12 побежит волна разрежения с амплитудой Р+. Прямая волна, прошедшаячерез сечение 12,доходит до сечения15 и отражается от него с коэффициентомр= 1, т.е. к сечению 14 движется обратная волна с амплитудойР, Поскольку расстояния, пробегаемые прямыми и обратными волнами,одинаковы, то по истечении времени,-+ после включения источника колеф",баний к сосредоточенным. дросселирующим элементам одновременно подойдут с двух сторон две волны давленияравной амплитуды, но находящиеся впротивофазе. При этом произойдет ихвзаимное гашение и в подводящемтрубопроводе не будут возникать резонансные колебания давления.Формула изобретения Устройство для измерения пульсаций давления, содержащее датчик давления, подводящий трубопровод и по,глотитель колебаний, выполненный ввиде 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, оноснабжено согласующим устройством,выполненным в виде двух одинаковыхдросселирующих элементов, расположенных соответственно в подводящемотрубопроводе и поглотителе, симметрич- "но относительно входа в датчик давления, причем акустические сопротивле-ния дросселирумщих элементов одинаковыи равны волновому сопротивлениюподводящего трубопровода,Источники инФормации,принятые во вйимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 49969 у кл, Н 64 й 1/32 23,02.362, Авторское свидетельство СССР9 475524 кл, 6 01 Е 19/00 06,06,73