Струйно-акустический датчик температуры

(5114 б 01 К 1 РЕТЕН ЕЛЬ Т СЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(71) Казанский ордена Трудового КрасногЗнамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А. Н. Туполева(54) (57) СТРУЙНО-АКУСТИЧЕСКИЙДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащи ЯО , 1171671 входное сужающееся сопло с профилированным насадком, цилиндрический резонатор, размещенный напротив входного сужающегося сопла, и преобразователь пульсаций давления, размещенные в камере с выходными отверстиями, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых температур, камера снабжена регулируемым по длине цилиндрическим насадком, соосным с входным соплом и цилиндрическим резонатором, при этом преобразователь пульсаций давления установлен на глухом конце цилиндрического насадка, а выходные отверстия выполнены на боковой стенке камеры.Изобретение относится к области термометров и может быть использовано для измерения температуры газовых потоков,Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых температур.На фиг. 1 показана схема проточной части предлагаемого датчика; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - зависимость относительнои амплитуды выходного сигнала от относительного диаметра камеры - звукопровода; на фиг. 4 - про О точная часть; на фиг. 5 - зависимость выходного сигнала датчика - относительной частоты - для двух форм выходного канала от отношения давлений на устройстве в целом.Устройство содержит суживающееся сопло 1 с профилированным насадком, цилиндрический резонатор 2, помещенные в камеру 3 с выходным суживающе-расширяющимся каналом 4 и преобразователем 5 пульсаций давления. 20Устройство работает следующим образом.При создании минимального потребного для функционирования датчика отношения давлений П = Р,/Р на выходном канале 4 устанавливается близкое к критическому отношение давлений 1= Р/Рз . Благода 25 ря тому, что площадь минимального сечения выходного канала 4 превышает площадь среза сопла 1, на выходе из сопла возникает сверхзвуковое истечение недорасширенной газовой струи с характерными30 бочкоооразными структурами скачков уплотнения. За счет взаимодействия газовой струи с резонатором 2 возникают высокочастотные колебания давления, которые распространяются из зоны взаимодействия вдоль камеры 3 и воспринимаются преобразователем 5 импульсаций давления. В преобразователе, обычно пьезоэлектрического типа, пульсации давления преобразуются в электрические импульсы, частота следования которых связана с температурой торможения газовой струи соотношением 1= С)Т. 40Расположение преобразователя пульсаций давления на глухом конце камеры большого удлинения (й//1 )10) позволяет при измерении высоких температур вынести его в зону пониженной температуры и сохранить работоспособность датчика. С другой стороны известно, что при передаче акустического сигнала по звуко- проводу его амплитуда падает с увеличением относительной длины звукопровода 1 Я. Проведенные эксперименты по опредению затухания амплитуды сигнала струйноакустического датчика представлены на фиг, 3. Как показали эти исследования, при отношении длины камеры к ее диаметру 10:1, относительное падение амплитуды менее 10%, а при 1/с = 100:1 амплитуда уменьшается в 2,5 раза. Так как при этом абсолютные значения амплитуды сигнала достигают уровня 200 гпч, а приемлемое значение входного сигнала для устойчивой работы вторичной аппаратуры 10 гпч 15 (А= =0,05 - 0,075), то максимальное удлинение камеры - звукопровода следует ограничить И=400 (см. фиг. 2),Расположение выходного отверстия камеры, играющего роль стабилизатора отношения давлений на сопле, в боковой стенке камеры не создает препятствий в передаче акустического сигнала по камере-звукопроводу из зоны генерации к преобразователю пульсаций давления. Выполнение выходного отверстия в виде суживающерасширяющегося канала позволяет уменьшить потери полного давления при течении газа и повышает экономичность устройства в целом.Проведены испытания модели осесимметричного струйно-акустического датчика температуры, проточная часть которого показана на фиг. 4. Датчик работает на частотах от 2 до 8 кГц в зависимости от длины резонатора 1. с амплитудой сигнала преобразователя, помещенного на конце камерызвукопровода длиной 1000 мм при внутреннем диаметра 10 мм (удлинение И =100) от 150 гпч при 1= 3 кГц до 30 гпч при 1= 6 кГц. Зависимости относительной частоты выходного сигнала от отношения давлений для двух видов выходного канала (фиг. 5) показывают, что минимальное потребное отношение давлений для достижения погрешности по частоте датчика меньше 1%; соответственно равно для сух живающе-расширяющегося канала Пмяц ж 4,0, для выходного отверстия П, = 5,0еда ктор Л. Зайцеаказ 4853/35В Составитель Ю. АТехред И, ВересТираж 897ИИПИ Государственногопо делам изобретений35, Москва, Ж - 35, РаушППП Патент, г. Ужгор ндрияиовКорректор ЕПодписноекомитета СССРоткрытийская наб., д. 4/5д, ул. Проектная,