CN1058649A - 风压干扰排除方法及其所用装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于压力测量，调节系统的风压干扰排除方
法及其所用装置，它将所用装置提供的不含有风压干
扰成分的基准大气压力信号送入压力测量系统中差
压变送器通常直接通大气一侧的差压室，使测量结果
中不含有风压干扰成分而真实、准确，并使输出信号
波动得到抑制。该装置由基准大气压力信号通道和
气容压力测量通道组成，其中包括一个大气压力采样
器。该方法及其所用装置特别适用于微压、低压测
量、调节系统，还可用于其它测量系统。
Description
本发明涉及一种用于压力测量系统的风压干扰排除方法及其所用装置。
工业上所用的压力值大多为表压，负压（真空度）。在表压和负压测量过程中都以当地大气压力作为基准压力。例如用微差压变送器测量微压时，其测量膜片两侧的两个差压室，一个接被测压力，另一个直接通大气。这样的测量系统在无风时测量结果是正常的，但当刮风气流或人为气流形成的风压叠加在大气压力上通入变送器时，就使测量结果中附加了风压干扰成份。例如某一被测压力值为40Pa（帕斯卡），遇到50Pa的风压干扰时，测量结果显示-10Pa，可见造成50Pa的测量误差，并且本来是正压，却显示为负压。风力越大测量误差越大，测量范围越小，测量结果失真越严重，而且风压波动还使测量输出信号随之波动。上述风压干扰引起的测量误差，失真及波动经常被误认为是生产过程不正常，影响产品质量和产量，造成事故。风压波动还使测量仪表经常工作在测量过渡过程中难以进入稳定状态，导致仪表使用寿命缩短，可靠性下降。
上述风压干扰及其影响是应用广泛的压力测量中普遍存在的严重问题，但现有技术对该问题的存在及该风压干扰进入测量系统途径的认识不够明确，或认为风压干扰无法克服，实际也未见到效果明显的抑制方法或装置。通常见到的是仅为抑制实际上原因不明的输出信号波动使用阻尼器阻尼，该方法虽对输出信号波动有一定的抑制作用，但对上述提及的风压干扰引起的测量误差及失真不起作用。
本发明的目的是提供一种能够排除风压干扰影响使压力测量结果真实、准确，并能有效地抑制测量系统输出信号波动的风压干扰排除方法及其所用装置。
本发明的风压干扰排除方法借助于一种风压干扰排除装置，将叠加在大气压力上的风压干扰成份排除掉，通过为测量系统提供不含有风压干扰成份的基准大气压力信号，使测量结果中不含有风压干扰成份而真实、准确;通过调整该风压干扰排除装置的工作状态，间接控制测量过渡过程，使输出信号波动得到抑制。
上述方法中所述一种风压干扰排除装置所提供的基准大气压力信号是送入压力测量系统中的差压变送器通常直接通大气一侧的差压室，或送入其它测量系统相当于该差压室的盲室或附属装置中，或者将该基准大气压力信号直接作为被测压力信号使用。
上述方法中所述一种风压干扰排除装置的使用，以使测量结果中不含有或减少风压干扰成份以及抑制测量系统输出信号波动为初始目的。
本发明的风压干扰排除方法中所用的一种风压干扰排除装置包括基准大气压力信号通道和气容压力测量通道两部分，如附图1所示，所述的基准大气压力信号通道由外空心球（1）、内空心球（2）、导压管（4）、过滤器（6）、导压管（7）、可调气阻（8）、调节旋钮（20）、与可调气阻（8）并联的恒气阻（9）、导压管（10）、气容（11）及导压管（12）所组成。
所述的气容压力测量通道由外空心球（1）、内空心球（3）、导压管（5）、过滤器（13）、导压管（14）、可调气阻（15）、调节旋钮（21）、与可调气阻（15）并联的恒气阻（16）、导压管（17）膜盒压力表（18）及气容（11）所组成。
上述两个通道中的外空心球（1）、内空心球（2）、内空心球（3）、导压管（4）及导压管（5）共同构成一个双层空心球型大气压力采样器，其中每一个空心球表面都均匀分布着若干同样大小的通气孔。该采样器设置在气容（11）下面，外露于大气中。
当刮风气流流经双层空心球型大气压力采样器时，可认为外空心球（1）表面积的一半为迎风面，另一半为背风面。又由于球体表面均匀分布着若干同样大小的通气孔，且通气孔总面积只占球体表面积的极少一部分，通过迎风面通气孔进入外空心球（1）内部的气流只是流经外空心球（1）气流的极少一部分，这部分气流又可经背风面同样总面积的通气孔泄出，从而保证了外空心球（1）内部的大气压力基本不受风压干扰影响。同样原理，内空心（2）内部的压力将更加稳定，将这样的大气压力信号再经过滤器（6）、可调气阻（8）送入气容（11）中均压，然后经导压管（12）送入变送器通常直接通大气的差压室，此时变送器得到的便是不含有风压干扰成份的基准大气压力信号，进而实现了使测量结果真实、准确的目的。
另一方面，当被测压力变化时，变送器测量膜片位移使气容（11）中压力随之变化，产生变化后的气容（11）中压力与原有的基准大气压力之压力差，该压力差形成气容（11）充、放气流，该气流也流经基准大气压力信号通道进入大气。调整可调气阻（8）的阻值可改变气容（11）的充、放气时间常数，间接地控制了测量过渡过程。当气容（11）中压力重新恢复到基准大气压力时，也即变送器测量膜片位移到位时，充、放气结束，变送器输出被测压力变化后的数值，测量过程结束并进入稳定输出状态。该控制作用时间短时，变送器输出信号运用于自动调节系统可使调节动作及时。该控制作用时间长时，在被测压力振荡性波动情况下，由于气容（11）中压力随之变化对变送器测量膜片的作用力与被测压力的作用力方向相反，因而获得抑制输出信号波动的效果，此作用有益于测量、调节系统的工作稳定，并可使测量系统避免经常工作在测量过渡过程中，有益于仪表使用寿命延长和提高工作可靠性。
气容（11）中设置的膜盒压力表（18）用于显示气容（11）中压力变化情况，以便于了解和调整基准大气压力信号通道的工作状态。但膜盒压力表（18）的测量工作也需要自己的基准大气压力信号，因而设置了气容压力测量通道。该通道提供的基准大气压力信号通入膜盒压力表（18）的膜盒内，膜盒外侧感受气容（11）中压力。该通道的工作原理与基准大气压力信号通道基本相同，只是因为无需具有气容的功能未设气容。在使用中可调气阻（15）阻值的调整以膜盒压力表（18）显示及时且不振荡为度。
下面结合附图对本发明详细描述。
图1是本发明的风压干扰排除装置结构示意图，图1中的标记为：
外空心球（1）、内空心球（2）、内空心球（3）、导压管（4）、导压管（5）、过滤器（6）、导压管（7）、可调气阻（8）、恒气阻（9）、导压管（10）、气容（11）、导压管（12）、过滤器（13）、导压管（14）、可调气阻（15）、恒气阻（16）、导压管（17）、膜盒压力表（18）、视镜（19）、调节旋钮（20）、调节旋钮（21）、环型出沿（22）。
如图1所示，由外空心球（1）、内空心球（2）、内空心球（3）、导压管（4）及导压管（5）共同构成一个双层空心球型大气压力采样器。三个空心球均为表面均匀分布着若干同样大小的通气孔的薄壁空心球，它们可以用金属或塑料等材料制成。通过改变三个空心球中每一个空心球表面积与其表面均匀分布的通气孔总面积之比，可满足不同的实际需求，适当的该面积比可以将风压干扰成份减少到千分之一以下。该采样器的结构决定，无论风向如何，排除风压干扰效果相同。该大气压力采样器中的三个空心球，也可以用其它形状的表面分布着若干通气孔的相应容器取代，构成其它形状的双层大气压力采样器，但风向不同时，使用效果将有差异。
内空心球（2）和内空心球（3）是同样大小的，其直径小于外空心球（1）直径的二分之一。两个内空心球可以设置在外空心球（1）内部对称于外空心球（1）球心的任何位置，最好设置在如图1所示的上下位置。这样考虑是尽可能使测量系统和气容（11）中的膜盒压力表（18）各自的基准大气压力信号之间没有压力差。
如图1所示，导压管（5）是套在导压管（4）中，并穿过内空心球（2）与下方的内空心球（3）连通。也可以使用两根同样直径的导压管并列穿过外空心球（1）的球壁，将导压管（4）接内空心球（2），导压管（5）绕过内空心球（2）与下方的内空心球（3）连通。
如图1所示，恒气阻（9）与可调气阻（8）并联，恒气阻（9）的作用是当可调气阻（8）误关死时，仍能为测量系统提供基准大气压力信号。恒气阻（16）与可调气阻（15）并联，恒气阻（16）的作用与恒气阻（9）相同。恒气阻（9）和恒气阻（16）可以用可调气阻取代，阻值确定后，使用中不再调整。过滤器（6）和过滤器（13）用于防止气路堵塞。
如图1所示，气容（11）是一个两端面为球面的园柱形气容，该气容也可以是其它形状的。气容（11）下端有环形出沿（22），以防雨水流经设置在气容（11）下面的双层空心球型大气压力采样器。由于多种用途的需要，该采样器也可以设置在相对于气容（11）的其它位置。
过滤器（6）和（13）、可调气阻（8）和（15）、恒气阻（9）和（16）、膜盒压力表（18）及与这些部件连接的导压管都设置在气容（11）内部。调节旋钮（20）和（21）设置在气容（11）壁外，以便于调整。除膜压力表（18）外，上述设置在气容（11）内部的部件也可以设置在气容（11）外。
膜盒压力表（18）设置在气容（11）内上部开窗口处，视镜（19）安装在该窗口上，透过视镜（19）可以看到膜盒压力表（18）显示的气容（11）中压力。膜盒压力表（18）可以用其它类型的压力表取代。
本发明的风压干扰排除装置有如下主要优点和积极效果：
1、本装置独特的结构和独特的使用方法其功能是将风压干扰排除掉，使测量系统的工作免受其影响，而不是通常的将已进入输出信号中的干扰成份再剔除，因而是一种从根本上解决问题的装置，可获得独特的使用效果。
2、使用阻尼器时，测量系统中增加了一个环节，测量误差也会增加，而本装置不直接参与信号转换、传递、测量误差不会增加，并能有效地抑制多种原因引起的输出信号波动。
3、本装置不需要消耗任何能源，结构简单，可靠性高，使用维护方便。
4、本装置应用面广，特别适用于微压、低压测量、调节系统，本装置的使用可使长期普遍存在的风压干扰，严重影响测量结果的现状得到改善，从而获得提高产品质量和产量、节约能源、减少污染等明显效果。本装置还可用于气象台、站的大气压力测量系统及其它以大气压力为基准压力的测量系统。
参照附图2进一步说明本发明的用途及效果。图2是本发明的风压干扰排除装置两个使用实例示意图。
如图2所示，左边一例是本装置用于压力测量系统。风压干扰排除装置（23）通过导压管（12）连接到差压变送器（24）的负差压室，正差压室通过导压管（25）接被测压力，该被测压力可以是正压，也可以是负压。如被测压力是锅炉炉膛负压时，可因免受风压干扰影响而使测量结果真实、准确，从而获得提高热效率、节约燃料、减少大气污染的明显效果。
如图2所示，右边一例是本装置用于液柱大气压力计。风压干扰排除装置（23）通过导压管（12）连接到贮液器（26）内液面以上的空间，排除风压干扰后的基准大气压力作用在该液面上。玻璃管（27）内液柱显示大气压力值，玻璃管（27）内液柱以上部分是真空。使用效果是无论风力大小，都可获得不含有风压干扰成份的测量结果，并避免示值随风压波动而波动。
Claims (12)
1、一种用于压力测量，调节系统的风压干扰排除方法，其特征在于借助于一种风压干扰排除装置，将叠加在大气压力上的风压干扰成份排除掉，通过为测量系统提供不含有风压干扰成份的基准大气压力信号，使测量结果中不含有风压干扰成份而真实、准确；通过调整该风压干扰排除装置的工作状态、间接控制测量过渡过程，使输出信号波动得到抑制。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述一种风压干扰排除装置所提供的基准大气压力信号是送入压力测量系统中的差压变送器通常直接通大气一侧的差压室，或送入其它测量系统相当于该差压室的盲室或附属装置中，或者将该基准大气压力信号直接作为被测压力信号使用。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述一种风压干扰排除装置的使用，以使测量结果中不含有或减少风压干扰成份以及抑制测量系统输出信号波动为初始目的。
4、一种风压干扰排除装置，其特征在于它包括基准大气压力信号通道和气容压力测量通道两部分：
基准大气压力信号通道由外空心球（1）、内空心球（2）、导压管（4）、过滤器（6）、导压管（7）、可调气阻（8）、调节旋钮（20）、与可调气阻（8）并联的恒气阻（9）、导压管（10）、气容（11）及导压管（12）组成。
气容压力测量通道由外空心球（1）、内空心球（3）、导压管（5）、过滤器（13）、导压管（14）、可调气阻（15）、调节旋钮（21）、与可调气阻（15）并联的恒气阻（16）、导压管（17）、膜盒压力表（18）及气容（11）组成。
上述两个通道中的外空心球（1）、内空心球（2）、内空心球（3）、导压管（4）及导压管（5）共同构成一个双层空心球型大气压力采样器，其中每一个空心球均为表面均匀分布着若干同样大小的通气孔的薄壁空心球。
5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的双层空心球型大气压力采样器设置在气容（11）下面，也可以设置在相对于气容（11）的其它位置。
6、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的内空心球（2）和内空心球（3）可以设置在外空心球（1）内部对称于外空心球（1）球心的任何位置，最好设置在外空心球（1）内的上下位置。
7、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的导压管（5）是套在导压管（4）中，并穿过内空心球（2）与下方的内空心球（3）连通，也可以使用同样直径的导压管并列穿过外空心球（1）的球壁，将导压管（4）接内空心球（2），导压管（5）绕过内空心球（2）与下方的内空心球（3）连通。
8、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的双层空心球型大气压力采样器中的三个空心球，也可以用其它形状的表面分布着若干通气孔的相应容器取代，构成其它形状的双层大气压力采样器。
9、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的恒气阻（9）与可调气阻（8）并联，恒气阻（16）与可调气阻（15）并联，恒气阻（9）和恒气阻（16）也可以用可调气阻取代。
10、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的气容（11）是一个两端面为球面，下端带有环形出沿（22）的园柱形气容，该气容也可以是其它形状的。
11、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的过滤器（6）和（13）、可调气阻（8）和（15）、恒气阻（9）和（16）、膜盒压力表（18）及与这些部件连接的导压管都设置在气容（11）内部，膜盒压力表（18）设置在该气容内上部开有窗口处，视镜（19）安装在该窗口上，调节旋钮（20）和（21）设置在气容（11）壁外，除膜盒压力表（18）外，上述设置在气容（11）内部的部件也可以设置在气容（11）外。
12、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述的膜盒压力表（18）也可以用其它类型的压力表取代。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90106609 CN1058649A (zh) | 1990-08-02 | 1990-08-02 | 风压干扰排除方法及其所用装置 |
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Publications (1)
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| CN1058649A true CN1058649A (zh) | 1992-02-12 |
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| CN 90106609 Pending CN1058649A (zh) | 1990-08-02 | 1990-08-02 | 风压干扰排除方法及其所用装置 |
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1990
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| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
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