Устройство для динамической градуировки датчиков параметров газовых потоков

)5 0 01 Р 21/00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИДЕТЕЛ ЬСТВ О"ч"У ВТ 43арс твенный универси.Н. Сендецкий моанемометрия га иностроение, 1983 ство СССР/00, 1987, ДИНАМИЧЕСКОЙКОВ ПАРАМЕТРОВ техни- обретеерительн ущн ость ль- ию(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯГРАДУИРОВКИ ДАТЧИГАЗОВЫХ ПОТОКОВ(57) Использование: изка, поверка приборов,Изобретение относится к измерите ной и поверочной технике по измерен скоростей газовых потоков.Известны решения, позволяющие градуировать датчики термоанемометров (ТА) по скорости потока, Устройство для градуировки датчиков ТА содержит аэродинамическую трубу с многоступенчатым поджатием потока, эталонный датчик скорости в узком сечении трубы и градуируемый датчик в широком. Устройство позволяет осуществлять статическую, но не динамическую градуировку.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство, содержащее заглушенную камеру, рабочий участок, соединенный с ней посредством катеноидального рупора и акустически согласованный с источником звуковых волн, подключенного через усилитель мощности к первому выходу генератора гармонических колебаний, второй выход которого, а также первый вход соединены с ния: устроиство содержит источник звуковых колебаний, диффузор, рабочий участок, конфузор. заглушенную камеру, вентилятор и шумопоглотитель, В рабочем участке установлен датчик звукового давления. С помощью задатчика скорости осуществляют управление вентилятором, при этом управляющий сигнал поступает в блоки оптимизации периода осреднения и вычисления периодов, что позволяет, используя вычислитель дисперсии и экстремальный оптимизатор, проанализировать диапазон изменения акустического сопротивления шумапоглотителя для заданных значений средней скорости, 1 задатчиком скорости, второи выход задатчика скорости подключен к вентилятору, аэродинамически связанным с устройством для создания потока, а также находящиеся на рабочем участке датчики средней скорости, температуры, давления, влажности и звукового давления, подключенные к блоку обработки и вычисления, выходы которого соединены со входами регистратора, причем третий выход генератора гармонических . колебаний подключен к соответствующему входу блока обработки и вычисления.В устройстве определяется динамическая градуировочная зависимость по скорости, что требует создания в потоке одновременно среднего течения газа ч и гармонически меняющейся со временем пульсационной скорости ч Конструктивные особенности такого решения приводят к возбуждению паразитного шума, что увеличивает погрешность градуировки. Кроме того, используемая заглушенная камера,Т 2, Т 1 - Т 2 О,(3) увеличивает нагрузку на вентилятор и габариты устройства.Целью изобретения является повышение точности и производительности процесса градуировки.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для динамической градуировки вводятся цилиндрический шумопоглотитель с блоком управления, экстремальный оптимизатор,вычислитель дисперсии, блок оптимизации периода осреднения, блок вы-. числения периодов, при этом выходы задатчика скорости и генератора гармонических колебаний подключены соответственно к первым и вторым входам блока вычисления периодов и блока оптимизации периода осреднения, выходы блока вычисления периодов соединены соответственно с третьим и четвертыми входами блока оптимизации периода осреднения, первый выход которого соединен с первым входом вычислителя дисперсии и первым управЛяющим входом блока управления шумопоглотителем, второй - со вторым входом экстремального оптимизатора и вторым управляющим входом блока управления шумопоглотителем; датчик. звукового давления через вычислитель дисперсии подключен к первому входу экс-. тремального оптимизатора, информационный выход блока управления шумопоглотителем подключен к третьему входу экстремального оптимизатора, выход которого связан с третьим управляющим входом блока управления шумопоглотителем, причем заглушенная камера выполнена цилиндрической, э ее боковые стенки покрыты звукопоглощающим материалом, передняя по потоку стенка выполнена в виде гофрированной плиты с квадратными отверстиями, кромки которых скошены со стороны рабочего участкапод углом 40 - 60 О,На чертеже изображена схема устройства, которое содержит: 1 - источник звуковых колебаний, 2 - диффузор, 3 - рабочий участок, 4 - конфузор, 5 - заглушенную камеру, 6 - вентилятор, 7 - шумопоглотитель, 8 - эадатчик скорости, 9 - генератор гармонических колебаний, 10 - блок оптимизации периода осреднения, 11 - вычислитель дисперсии, 12 - экстремальный оптимизатор, 13 - блок управления, 14 - электродвигатель с приводом, 15 - датчик звукового давления, 16 - блок вычисления периодов, 17 - индикатор диапазона.Датцик 15 звукового давления располагают в рабочем участке 3 заподлицо со стенкой. Акустическое согласование рабочего участка 3 осуществляют с одной стороны с помощью диффузора 2, о другой - . с помощью конфузора 4 и заглушенной камеры 5. С помощью задатчика скорости 8 осуществляют управление вентилятором 6 и подают скоростной сигнал О на блок 10 оптимизации периода осреднения и блок 16 вычисления периодов. Генератор 9 соединен с источником 1 звуковых колебаний и другим выходом с блоками 10 и 16, Выходы блока 10 подключены к соответствующим входам блока 13 управления и экстремаль 10 ного оптимизатора 12, а также к первому . входу вычислителя 11 дисперсии. Датчик 15 звукового давления соединен через вычислитель 11 дисперсии с первым входом экстремального оптимизатора 12. Экстремальный оптимизатор 12 через блок 13 управления и электродвигатель 14, снабженный приводом к шумопоглощэющим пластинам в блоке 7, соединен с шумопоглотителем 7, располагаемым на входе вентилятора. Выход шумопоглотителя 7 подключен к соответствующему входу блока 13 через индикатор 17 диапазона ко входу блока 12 и служит для сигнализирования о достижении пластинами крайнего положе 25 ния.Устройство работает следующим образом. При проведении грэдуировки в рабочем участке 3 с помощью задатчика 8 скорости и вентилятора 6 устанавливают поток газа со средней скоростью ч и возбуждают звуковую волну с цастотой Г. Аналоговые величины Оти Огпринадлежат градуировочному диапазону и вырабатываются соответственно. задатциком 8 скорости и генератором 9 гармонических колебаний. Оч и О подаются на два независимых входа блока 16 вычисления периодов. В блоке 16 вычисляется характерный период шумо вых колебаний, генерируемый лопастямивентилятора, по формулеТ =С(1)1где С 1 - коэффициент пропорциональности, определяющий линейную в первом приближении связь между характерным периодом возбуждаемых вентилятором колебаний и средней скоростью потока ч, и период гармонических звуковых колебаний50Т 2= -(2)ВзвПосле этого величины Т 1 и Т 2 сравниваются между собой в блоке 10 оптимизации пери-.ода осреднения и на первом выходе блока 10 вырабатывается сигнал Т, соответствующий максимальному из Т 1 и Т 2 периодуСигнал ТП 1 поступает на вычислитель 11 дисперсии, где устанавливается необходимый для работы этого блока период осреднения равный ТП 1,Сигналы О 1 и Озр, поступают также на первый и второй входы блока 10, где при их существенном изменении (т.е. при установлении новых градуировочных значенлй скорости и частоты) на второй вход блока 13 управления со второго выхода блока 10 поступает сигнал Ор, разрешающий работу блока 13. Блок 13 управления вычисляет величину управляющего напря:кения Оупр(4) где С,/л - коэффициент пропорциональности между напряжением на электродвигателе и числом оборотов вада электродвигателя.Мк14, Ст =.- . - , где Мк и М - число периодовУ,Тп и число оборотов электродвигателя 14 за полный разворот пластин в блоке шумопоглотителя 7. Т,о, управляющему напряжению на электродвигателе 14 ставится в соответствие период осреднения Тп. Под действием Оуор в электродвигатель 14 с помощью привода начинает вращать шумопоглощаюьцие пластины о шумопоглотителе 7, причем тем медленнее, чем больше период осреднения Тя, При изменении положения пластин меняется акустическое сопротивление блока 7 и соответственно меняется величина звукового шума Р в рабочем участке 3.(Сигнал Р с датчика 15 звукового давления поступает на вычислитель 11 дисперсии, где возводится в квадрат и осредняется па времени ТОр= - 1 Р (1) д т (5)Тгп оДалее сигнал Ор поступает в экстремальный оптимизатор 12, где сравнивается со значением дисперсии Орюп, хранящимся в ега памяти, Если ОрОр юп, то в памяти записывается новое значение Ор юп = Ор за первоначальное значение ОрЪ, принимается значение дисперсии Ор в момент начала разворота пластин), Таким образом, за время полного разворота шумопоглощающих пластин в блоке 7 о памяти экстремального оптимизатора 12 остается величина дисперсии Ор, соответствующая минимальному значению шума Р в рабочем участке 3. Па достижении пластинами крайнего положения в блоке 7 вырабатывается импульс Орев по которому оал электродвигателя 14 начинает вращаться вместе с пластинами в противоположную сторону. При достижении пластинами второго крайнего положения снова вырабатывается импульс Орв и с вы хода индикатора 17 диапазона на третий вход экстремального оптимизатора 12 поступает сигнал, сигнализирующий о прохождении пластинами всего диапазона, Поскольку к этому времени устройством был проанализирован весь диапазон возможных Ор и определена минимальное на этом диапазоне значение дисперсии Ор П 1; теперь необходимо установить пластины в положение, соответствующее минимальному шуму. Экс 510 динен через заглушенную камеру, и подключенный к задатчику скорости вентилятор с диффузором, перед которым установлен источник звуковых колебаний, акустически согласованный с рабочим участком и подключенный к генератору гармонических колебаний, датчик звукового 40 давления, установленный в рабочем участке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности процесса градуировки, в него введены цилиндрический шумопоглотитель с блоком управления, экстремальный оптимизатор, вычислитель дисперсии, блок оптимизации периода осреднения, блок вычисления периодов, при этом выходы задатчика скорости и генератора гармонических колебаний подключены соответственно к первым и вторым входам блока вычисления периодов и блока оптимизации периода осреднения, выходы блока вычисления периодов соеди 50 нены соответственно с третьим и четвертыми входами блока оптимизации периода 55 асреднения, первый выход которого соединен с первым входом вычислителя дисперсии и первым управляющим входом блока управления шумопоглотителем, второй - с вторым входам экстремального оптимизатремальный оптимизатор 12 по приходу сигнала с индикатора 17 диапазона начинаетсравнивать текущее значение дисперсии Орс Ор а, вырабатывая на выходе сигнал 1:15 1, Ор Орпнп(6)1 О, ОрО р щпи при 1= 1 выключает посредством блока 13управления электродвигатель 14. Таким образом шумопоглощающие пластины в блоке20 7 устанавливаются в положении, когда звуковой шум в рабочем участке минимален длязаданных значений средней скорости 7 извуковой частоты 13 В. о потоке,Связь второго выхода блока 10 и второ 25 го входа экстремального оптилизатора 12служит для очистки памяти экстремальногоОптимизатора,Формула изобретенияУстройство для динамической градуи 30 ровки датчиков параметров газовых потоков, содержащее рабочий участок в видепроточного канала, конфузар которого сое1777093 ставитель М, Ивановхред М,Моргентал Корректор О, Кравцов акто Тираж Подписное сударственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5каз 4120 ВНИИП КНТ Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тора и вторым управляющим входом блока управления. шумопоглотителем, датчик звукового давления черезвычислитель дисперсии подключен к. первому входу экстремального оптимизатора, информационный выход блока управления шумопоглотителем подключен к третьему входу экстремального оптимизатора, выход которого связан с третьим управляющим входом блока управления шумопоглотителем, причем заглушенная камера выполнена цилиндрической, а ее боковые стенки покрыты звукопоглощающим материалом, передняя 5 по потоку стенка выполнена в виде гофрированной плиты с квадратными отверстиями, кромки которых скошены со стороны рабочего участка под углом 40 - 60.