Устройство для динамической градуировки датчиков параметров газовых потоков

 

Использование: измерительная техника , поверка приборов. Сущность изобретения: устройство 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 шумопоглотителя для заданных значений средней скорости. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 Р 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4890498/10 (22) 13.12,90 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Донецкий государственный университет (72) П.И. Савостенко и E.Н. Сендецкий (56) Ярин Л.П. и др. Термоанемометрия газовых потоков. Л„ Машиностроение, 1983, с. 50.

Авторское свидетельство СССР

М 1620942, кл, G 01 Р 21/00, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ ПАРАМЕТРОВ

ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ (57) Использование: измерительная техника, поверка приборов, Сущность изобретеИзобретение относится к измерительной и поверочной технике по измерению 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

„, Я.!„„1777093 А1 ния: устройство 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 шумопоглотителя для заданных значений средней скорости, t ил, задатчиком скорости, второй 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 v Конструктивные особенности такого решения приводят к возбуждению паразитного шума, что увеличивает погрешность градуировки. Кроме того, используемая заглушенная камера

1777093 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, а ее боковые стенки покрыты звукопоглощающим материалом, передняя по потоку стенка выполнена в виде гофрированной плиты с квадратными отверстиями, кромки которых скошены со стороны рабочего участка под углом 40 — 60О, 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. Датчик 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 U 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

5 блока 10 подключены к соответствующим звукового давления соединен через вычислитель 11 дисперсии с первым входом экстремального оптимизатора 12.

Зкстремальный оптимизатор 12 через блок

13 управления и электродвигатель 14, снаб15 женный приводом к шумопоглощающим 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 положе20

25 ния.

Устройство работает следующим образом.

При проведении градуировки в рабочем участке 3 с помощью задатчика 8 скорости и вентилятора 6 устанавливают поток

35 газа со средней скоростью v и возбуждают звуковую волну с частотой f». Аналоговые величины Uv и Uf» принадлежат градуировочному диапазону и вырабатываются соответственно. задатчиком 8 скорости и генератором 9 гармонических колебаний.

07и Ur,, подаются на два независимых входа блока 16 вычисления периодов. В блоке

16 вычисляется характерный период шумо40 вых колебаний, генерируемый лопастями вентилятора, по формуле

Т1 =С1,, (1)

1 где C> — коэффициент пропорциональности, определяющий линейную в первом приближении связь между характерным периодом возбуждаемых вентилятором колебаний и средней скоростью потока v, и период гармонических звуковых колебаний

Тг= (2)

После этого величины Т1 и Тг сравниваются между собой в блоке 10 оптимизации пери-. ода осреднения и на первом выходе блока

10 вырабатывается сигнал Tm, соответствующий максимальному из Т и Тг периоду г» ° Т -Тг -0,, Тг, T> — Тг <О. (3) входам блока 13 управления и экстремаль10 ного оптимизатора 12, а также к первому . входу вычислителя 11 дисперсии. Датчик 15

1777093

Сигнал Tm поступает на вычислитель 11 дисперсии, где устанавливается необходимый для работы этого блока перибд осреднения равный Тп1, Сигналы Ui и U» поступают также на первый и второй входы блока 10, где при их существенном изменении (т.е. при установлении новых градуировочных значений скорости и частоты) на второй вход блока 13 управления со второго выхода блока 10 поступает сигнал Up, разрешающий работу блока 13. Блок 13 управления вычисляет величину управляющего напря:кения Uynp (4) где С,уg — коэффициент пропорциональности между напряжением на электродвигателе и числом оборотов вала электродвигателя

Мк

14, C> =- —, где Мк, и М вЂ” число периодов

M, . Tm 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 Tm. Под действием Uynp в электродвигатель 14 с помощью привода начинает вращать шумопоглощаюьцие пластины в шумопоглатителе 7, причем тем медленнее, чем больше период осреднения Т,n, При изменении положения пластин меняется акустическое сопротивление блока 7 и соOTBBTGTBBHHo меняется величина звукового шума P e рабочем участке 3.

Сигнал Р с датчика 15 звукового давления поступает на вычислитель 11 дисперсии, где возводится в квадрат и осредняется па времени Tm

Tm

Dp= — Р(t)dt (5)

Tm p

Далее сигнал Dp поступает в экстремальный оптимизатор 12, где сравнивается со значе( нием дисперсии Dpmin, хранящимся в ега памЯти. Если Dp < Ор min та В памЯти записывается новое значение 0р mjn = Dp (за первоначальное значение Ор „;, принимается значение дисперсии Dp в момент начала разворота пластин). Таким образом, за время полного разворота шумопоглощающих пластин в блоке 7 в памяти экстремального оптимизатора 12 остается величина диспер1 сии 0р, соответствующая минимальному значению шума P в рабочем участке 3. Па достижении пластинами крайнего положения в блоке 7 вырабатывается импульс Оров по которому вал электродвигателя 14 начинает вращаться вместе с пластинами в противоположную сторону. При достижении пластинами второго крайнего положения снова вырабатывается импульс Upf» и с выхода индикатора 17 диапазона на третий вход экстремального оптимизатора 12 поступает сигнал, сигналиэирующий о прохождении пластинами всего диапазона.

Поскольку к этому времени устройством был проанализирован весь диапазон возможf ных Ор и определена минимальное на этом диапазоне значение дисперсии Ор и;,, теперь необходимо установить пластины в положение, соответствующее минимальному шуму. Экс5

10 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, а 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 шумопаглотитель с блоком управления, экстремальный оптимизатор, вычислитель дисперсии, блок оптимизации периода асреднения, блок вычисления периодов, при этол1 выходы задатчика скорости и генератора гармонических колебаний подключены соответственно к первым и вторым входам блока вычисления периодов и блока оптимизации периода асреднения, выходы блока вычисления периодов соеди50 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 начинает сравнивать текущее значение дисперсии Dp с Dp mjn, вырабатывая на выходе сигнал 1:

15 J1, Dp Dpmjn (6) o,о, >о„;. и при 1= 1 выключает посредством блока 13 управления электродвигатель 14. Таким образом шумопаглощающие пластины в блоке

20 7 устанавливаются в положении, когда звуковой шум в рабочем участке минимален для заданных значений средней скорости v u звуковой частоты f3+. B потоке.

Связь второго выхода блока 10 и второ25 го входа экстремального оптил изатора 12 служит для очистки памяти экстремального

Оптимизатора.

Формула изобретения

Устройство для динамической градуи30 ровки датчиков параметров газовых потоков, содержащее рабочий участок в виде проточного канала, канфузар которого сое1777093

Составитель М, Иванов

Техред М.Моргентал Корректор О, Кравцова

Редактор

Заказ 4120 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тора и вторым управляющим входом блока управления. шумопоглотителем, датчик звукового давления через вычислитель 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 .