Способ динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе и устройство для его осуществления

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ СКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ В УДАРНОЙ ТРУБЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯЯО 10306(57) 1. Способ динамической ра,уировки преобразователей давления в ударной трубе путем нагружения давлением проходящей ударной волны и определения перепада давления в удар ной волне расчетным путем по скорости звука, температуре и давлению газа перед ударной волной, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности градуировки, перед нагружением ударной волной в измерительном отсеке ударной трубы . пропускают навстречу ей волну разрежения, измеряют время прохождения ,волной разрежения мерной базы и по . нему рассчитывают скорость звука в газе.1030685 2. Устройство для динамической , градуировки преобразователей давле-. ния, содержащее камеру высокого давления,.отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давления, перехо: дящей в измерительный отсек с гне дом для креплений градуируемого пре-. образователя давления, о т л и ц а ющ е е с я тем, цто, с целью повышения точности градуировки, оно снабжено камерой пониженного давления, дополнительной управляемой диафрагмой, устройством задержки раскрытия дополнительной диафрагмы и системой измерения скорости волны разрежения в измерительном отсеке, причем дополнительная управляемая диафрагма расположена между измерительным отсеком и камерой пониженного давленияИзобретение относится к приборостроению, в частности к способам длядинамической градуировки измерительных преобразователей (ИП) в ударныхтрубах и устройствам для их осуществления,Известен способ динамической градуировки преобразователей давленияв ударной трубе, который состоит внаблюдении сигнала с преобразователя при ступенчатом увеличении давления,В .этом случае контролируется частотная характеристика преобразователя до оцень высоких частот, ограниченных только скоростью, с которойнарастает давление.Используют два типа нагружения.Преобразователь смонтирован на плоскости, перпендикулярной к оси трубы . 20В этом случае лицевая сторона преобразователя параллельна фронту ударной волнь 1 и ступенька давления прикладывается за очень короткое время,требуемое для того, чтобы фронт волны отразился от вмонтированной пластины. В большинстве слуцаев преобразователь монтируют в трубе сбоку идавление прикладывается, когда фронтволны пробегает всю лицевую поверхность преобразователя,и через устройство задержки раскрытия дополнительной диафрагмы связана с первой диафрагмой, при этомрасстояние Р 2 от дополнительной уп/равляемой диафрагмы и расстояние Ю.,от первой диафрагмы до гнезда крепления градуируемого преобразователясвязаны следующим соотношением",Г 2 Ю 1- +(1,2-2) й-Т,Огде 0 - заданная скорость ударнойволны;с - заданная скорость волны разрежения;й - длительность рабочего потока;Т - время задержки раскрытия дополнительной управляемойдиафрагмы,2Величина давления в ударной волне определяется путем измерения скорости ударной волны. Зная скорость ударного фронта, температуру газа и давление перед ударной волной, из обычных уравнений находят перепад давления в ударной волне1 1.Известно устройство для осуществления способа, содержащее камеру высокого давления (КВД), диафрагму, камеру низкого давления (КНД), измерительный отсек (ИО) с гнездами для измерительных преобразователей (ИП) и систему приборов для измерения начальной температуры, давления и скорости ударной волны в КНД 1 1.1В исходном состоянии камера высокого давления отделена от камеры давления диафрагмой, а газ в КВД находится под избыточным давлением по отношению к газу КНД . При разрушении диафрагмы в КНД формируется ударная волна.Для измерения скорости звука в известной установке необходимо знать состав газа в КНД и измерять его температуру. Точное измерение температуры газа КНД представляет собой весьма сложную проблему. Температуру газа считают обычно равной температуре стенки КНД, а потому измерения3 10306измерению температуры посводят кследней.Такое допущение недостаточно оправдано, поскольку в момент прохождения ударной волны газ в КНД претерпевает кратКовременный нагрев дотемпературы порядка 2000 К, Температура стенки ударной трубы от эксперимента к эксперименту меняется, атемпература газа не успевает выравниваться.При напуске газа в ВВД из баллона со сжатым газом происходит егорезкое охлаждение. Эти процессыприводят к тому что температура Гдза КНД подвержена заметным колебаниям, а контролировать степень ееотличия от температуры стенки КНД непредставляется возможным,Наиболее близким к изобретению потехницеской сущности и достигаемомуэффекту является способ, сущностькоторого состоит в том, что в ударную трубу, содержащую КВД и КНД, разделенные диафрагмой, ИО, гнезда длякрепления преобразователей давления,введены акустическая труба-резонатор, в одном торце которой расположенизлучатель колебаний, а в другомприемник колебаний, форвакуумныи насос и усилитель с положительной обратной связью, причем в стенке КНДвыполнено отверстие, в котором помещена запорная игла, а в среднем сечении стенки трубы-резонатора выполнено два диаметрально противоположных отверстия, одно из которых соединено с отверстием в стенке КНД, адругое с форвакуумным насосом, приэтом выход приемника колебаний соединен с входом усилителя выход кото 40рого подключен к входу излучателя. В исходном состоянии КВД отделена от КНД тонкой диафрагмой, а газ в КВД находится под избыточным давле нием относительно газа КНД. Запорная игла открыта, система измерения скороСти звука включена. СВключают форвакуумный насос и про изводят измерение скорости звука, что сводится к измерению с помощью измерителя частоты полуволнового ре- . зонанса трубы-резонатора, возбуждаемой генератором, если расстояние меж-, 55 ду излучателем и приемником измерено. Скорость звука рассчитывается по известным формулам. 85 4 Измерив скорость звука, закрывают запорную иглу для исключения утечек волны в полость трубы-резонатора. Измеряют давление в КНД . Повышая давление в КВД, разрушают диафрагму, при этом в КНД формируется ударная волна, скорость которой измеряется 23.Однако для известного изобретения характерна недостаточная тоцность результатов градуировки ИП, обусловленная в первую очередь тем, что температура всего газа в ИО измеряется отбором части газа,в другую полость.В процессе перехода газа из ИО ударной трубы в полость трубы-резонатора его свойства неизбежно изменяются. Температура ИО всегда отличается от температуры трубы-резонатора.Кроме того, измерение температуры в трубе-резонаторе заканчивается сравнительно задолго до пропускания ударной волны вдоль ИО.Целью изобретения является повышение точности градуировки измерительных преобразователей давления.Эта цель достигается тем, что согласно способу динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе путем нагружения давлением проходящей ударной волны и определения перепада давления в ударной волне расчетным путем по скорости звука, температуре и давлению газа перед ударной волной, перед нагружением ударной волной в измерительном отсеке ударной трубы пропускают навстречу ей волну разрежения, измеряют время прохождения волной разрежения мерной базы и по нему расчитывают скорость звука в газе.Устройство для динамической градуировки преобразователей давления, ,содержащее камеру высокого давления, отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давления, переходящей в измерительный отсек с гнездом для крепления градуируемого преобразователя давления, снабжено камерой пониженного давления, дополнительной управляемой диафрагмой, устройством задержки раскрытия дополнительной диафрагмы и системой измерения скорости волны разрежения в измерительном отсеке, причем дополнительная управляемая диафрагма расположена между измерительным отсеком и камерой пониженного давления и через устройство задержки раскрытия дополни30685 6 1о 5 10тельной диафрагмы связана с первойдиафрагмой, при этом расстояние Р 2от дополнительной управляемой диафрагмы и расстояние 7 от первой диафрагмы до гнезда крепления градуируемого преобразователя связаны соотношением+(1,2-2)й-Т,Е 2 Е,0где 0 - заданная скорость ударнойволны;с - заданная скорость волны разрежения;- длительность рабочего потока;Т - время задержки раскрытия дополнительной управляемой диафрагмы,Если время задержки раскрытия дополнительной диафрагмы взять больше,то основная ударная волна пройдетвсе отсеки вплоть до дополнительнойдиафрагмы и скорость звука в газедо опыта будет неизвестна.Гсли время задержки раскрытия дополнительной диафрагмы взять меньше,то волна разрежения успевает пройтив измерительный отсек и исказить начальные параметры газа,В предлагаемом способе динамической градуировки преобразователейдавления в ударной трубе примернона порядок повышается точность градуировки преобразователей давления,Давление воздуха (азота, гелияили т.п.) порядка сотни атмосфер после открытия диафрагмы формирует низмерительном отсеке (давление газапорядка одной атмосферы) ударнуюволну. Это обычный процесс работыударной трубы.Почти одновременно (с небольшойзадержкой по времени) в момент испытаний навстречу ударной волне пропускают волну разрежения. Ее формируют в измерительном отсеке аналогичным образом (давление в камеренизкого давленйя порядка одной десятой атмосферы) .Г помощью датчиков-детекторов иизмерительной аппаратуры времени прохождения волны разрежения мерных базопределяют скорость звука в газе визмерительном отсеке. При этом скорость звука определяется фактическив самый момент эксперимента. Поэтомупредлагаемая точность определенияее (следовательно, точность определения входных параметров и точность динамических градуировок примерно в десять раз (на порядок) выше йзвестной,На чертеже дано устройство для осуществления способа динамической градуировки преобразователей давления в ударнои трубе.Устройство содержит камеры высокого 1 и низкого 2 давлений, разделенные управляемой диафрагмой 3. Камера низкого давления переходит в измерительный отсек 4, в котором размещаются гнезда 5 для градуируемых измерительных преобразователей, датчики-детекторы б ударной волны , соединенные электрически с измерителем 7 времени, и датчики-детекторы 8 волны разрежения, соединенные с другим измерителем 9 времени." К камере низкого давления примыкает дополнительная камера 10 понивенного давления отделенная от камеры низкого давления дополнительнойуправляемой диафрагмой 11,Обе управляемые диафрагмы связаныд 5 между собой через устройство 12 задержки раскрытия диафрагм. Индексом13 на чертеже показан рабочий поток.Предложенное устройство работаетследующим образом.зо Перед испытанием градуируемые датчики - измерительные преобразователидавления устанавливают н гнезда 5 иприсоединяют через вторичные преобразователи (не показаны) к регистраторам (не показаны).В КВД 1 создают давление газа(воздуха) порядка сотни атмосфер, ВКНД 2 создают давление порядка атмосферы рабочего газа (азот, воздух, гелий и т.п.). В КНД 10 создают пониженное давление газа (воздуха)порядка 0,1 атм,Измеряют мерные базы ударной волны(расстояние между датчиками-детекторами 6 ударной волны) и волны разрежения (расстояние между датчиками-детекторами 9 волны разрежения). Этиизмерения для каждой установки проводят один раз и результаты вносят,а технический паспорт устройства для испольЗозованил во всех последующих испытаниях.Измеряют расстояние 2 между управляемой диафрагмой 3 и гнездамиградуируемых преобразователей 5 ирасстояние Р между дополнительнойдиафрагмой 11 и гнездами 5 Эти результаты измерений также заносят впаспорт устройства и используют впоследующих испытаниях.7 10306По известным таблицам определяют, длительность рабочего потока 13, ориентировочную скорость ударной волны и ориентировочную скорость звука в рабочем газе.С, По всей этим дан ным определяют время задержки Т по эмпирической формулеТ =+(1,2-2) й- - ар.6и устанавливают ее на устройстве 12 задержки раскрытия управляемой диафрагмы.ФПосле этого раскрывают управляемую диафрагму 3, формируют ударную волну и пропускают ее в.измерительный отсек Ф,:С.задержкой по времени раскрывают управляемую диафрагму 11 ипропускают в измерительный отсек 4волну разрежения.,С помощью датчиков-детекторов, 6и 8 и измерителей времени 7 и 9 измеряют время прохождения ударной вол"ны и волны разрежения мерных баз, Порезультатам измерений определяют параметры газа за ударной волной в рабочем потоке 13, т,е. параметры газа,действующего на градуируемые измерительные преобразователи. Использование предложенного способа обеспечивает надежность получаемой при исследованиях информации.Составитель О. СафоновРедактор Л. Гратилло Техред О,.Неце Корректор О, ТигорЗаказ 5201/43 Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11 ОД Москва Ж-Я Раушская наб. д, 4 Дфилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4.