CN108088406B - 一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法 - Google Patents

一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108088406B
CN108088406B CN201810018001.7A CN201810018001A CN108088406B CN 108088406 B CN108088406 B CN 108088406B CN 201810018001 A CN201810018001 A CN 201810018001A CN 108088406 B CN108088406 B CN 108088406B
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed
pressure sensor
shock
signal
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810018001.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108088406A (zh
Inventor
黄日恒
杨军
李博
梁志国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Original Assignee
Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC filed Critical Beijing Changcheng Institute of Metrology and Measurement AVIC
Priority to CN201810018001.7A priority Critical patent/CN108088406B/zh
Publication of CN108088406A publication Critical patent/CN108088406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108088406B publication Critical patent/CN108088406B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法，属于计量测试领域。本发明针对激波管侧壁上安装激波测速压力传感器敏感元件间距测量的问题。本发明于利用两支侧壁安装的激波测速压力传感器监测在远端安装的声源，通过两支激波测速压力传感器的输出信号确定两支激波测速压力传感器敏感元件的有效距离。本发明提出两种方法直接测量两支测速压力传感器敏感元件的间距，有效消除了传统方法中激波测速压力传感器的敏感元件位置与螺纹孔中心不一致、两个螺纹孔中心的连线与激波管的轴线并不平行带来的误差。

Description

一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法
技术领域
本发明涉及一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法，属于计量测试领域。
背景技术
在利用激波测速法对阶跃压力溯源时，激波速度是不确定度最主要的来源之一。通常确定激波速度的方法是通过在激波管低压端管壁开两个在同一水平位置上的螺纹孔，在两螺纹孔都安装激波测速压力传感器，分别测量激波到达两激波测速压力传感器的时间再结合两激波测速压力传感器的间距，二者相除得到激波速度。这里的两激波测速压力传感器的间距是指两支激波测速压力传感器的敏感元件的间距Lreal，而实际使用中确定Lreal的方法常是精确测量两个螺纹孔中心间距L，将其作为两支激波测速压力传感器的敏感元件间的间距Lreal。这种方法存在一定的误差，首先，两支激波测速压力传感器的敏感元件位置与螺纹孔中心并不一定重叠，即螺纹孔中心间距L与两支激波测速压力传感器的敏感元件的实际间距存在误差，这将给最终计算的结果Δt0带来误差；其次两个螺纹孔中心的连线与激波管的轴线并不一定平行，这导致螺纹孔中心间距L与激波传播距离并不相等，这也会给最终计算的结果Δt0带来影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有激波管激波测速方法中激波测速压力传感器间距测量存在误差的问题，提出一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法，具体步骤如下：
步骤一、在激波管的高压端侧放置信号源，所述信号源发出的信号是能够被激波测速压力传感器感知的；将第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2安装在激波管低压端管壁的螺纹孔内；此时，激波管低压端处于开口状态；
步骤二、用第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2采集信号源产生频率为f的信号，得到信号X1，X2；
步骤三、将步骤二得到的信号X1，X2通过互相关方法或直接测量的方法计算信号X1，X2的时间差Δt；
步骤四、精确确定信号的传播速度v；
步骤五、通过步骤二设置的信号源频率f、步骤三所得的Δt和步骤四所得的信号传播速度v，能够计算出第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2的敏感元件之间的有效距离Lreal：首先调整信号源产生的信号的频率fi，重复步骤二和步骤三，得到不同频率对应的信号之间的时间差Δti；绘制频率fi与2πΔtifi的关系图，从关系图中任取一个线性范围f1～f2，通过最小二乘法得到fi与2πΔtifi在f1～f2范围内的线性表达式，Δti＝afi+b。
步骤六、通过步骤五得到的参数a，能够计算得到第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2的敏感元件之间的有效距离
步骤一所述的信号源位于激波管高压端的水平中心线上；
步骤一所述的信号源包括声源或振动源；
有益效果
1、在通过激波测速压力传感器测量激波速度时，激波测速压力传感器的敏感元件间的间距Lreal与传统方法测量得到的螺纹孔中心间距L不同，因为传感器敏感元件即为传感器感知信号的位置，因此本专利通过激波测速压力传感器的信号计算得到的距离，即激波测速压力传感器敏感元件的间距Lreal，解决了传统方法测量结果L与实际使用距离Lreal不同的误差。
2、因为加工精度导致两螺纹孔中心连线与激波管轴线不平行时，会导致螺纹孔中心间距L与激波信号经过两安装在螺纹孔内的激波测速压力传感器的路程差Lreal有较大出入，本专利的方法可以更为准确的测量Lreal，进一步提高测量精度。
3、本专利提出一种非接触式测量方法，操作简单，不需要传统方法的专业测量设备，便于实现。
附图说明
图1为激波管示意图；
图2两支激波测速压力传感器监测信号X1，X2经带通滤波后的示意图；
图3为2πΔtifi与频率fi的关系图；
其中，1—第一激波测速压力传感器、2—第二激波测速压力传感器
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明进行详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例中使用所述激波测速压力传感器距离的测量方法测量在激波管侧壁安装的测速压力传感器距离的具体操作步骤为：
步骤1、激波管的高压端侧放置信号源，所述信号源发出的信号是能够被激波测速压力传感器感知的；在本实施案例中，采用信号源为声源，发出的声波能被激波测速压力传感器感知；将第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2安装在激波管低压端管壁的螺纹孔内；此时，激波管低压端处于开口状态，具体如图1所示；
步骤2、用第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2采集信号源产生频率f＝100Hz的信号，得到信号X1，X2，经过80Hz～120Hz的带通滤波后如图2所示；
步骤3、将步骤2得到的信号X1，X2通过互相关方法或直接测量的方法计算信号X1，X2的时间差Δt＝0.0011s；
步骤4、声波的传播速度v可以通过以下公式精确计算得到：
其中，θ为空气温度，Pw为空气中水蒸汽的分压强(Pw＝水的饱和蒸汽压×相对湿度)，P为大气压强；
比如在空气温度20℃、相对湿度为40％的环境中，声速v可以按如下计算：
步骤5、通过步骤2设置的信号源频率f、步骤3所得的Δt和步骤4所得的信号传播速度v，能够计算出第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2的敏感元件之间的有效距离Lreal：首先在100Hz～4000Hz的范围内调整信号源产生的信号的频率fi，重复步骤2和步骤3，得到不同频率对应的信号之间的时间差Δti；绘制频率fi与2πΔtifi的关系图，具体如图3所示；在图3中任取一个线性范围f1～f2，这里取f1＝1000Hz、f2＝1500Hz，通过最小二乘法得到fi与2πΔtifi在f1～f2范围内的线性表达式，Δti＝afi+b，a＝0.00731，b＝-6.28319；
步骤6、通过步骤5得到的参数a，能够计算得到第一激波测速压力传感器1和第二激波测速压力传感器2的敏感元件之间的有效距离：
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、在激波管的高压端侧放置信号源，所述信号源发出的信号是能够被激波测速压力传感器感知的；将第一激波测速压力传感器和第二激波测速压力传感器安装在激波管低压端管壁的螺纹孔内；此时，激波管低压端处于开口状态；
步骤二、用第一激波测速压力传感器和第二激波测速压力传感器采集信号源产生频率为f的信号，得到信号X1，X2；
步骤三、将步骤二得到的信号X1，X2通过互相关方法或直接测量的方法计算信号X1与X2的时间差Δt；
步骤四、确定信号的传播速度v；
步骤五、通过步骤二设置的信号源频率f、步骤三所得的Δt和步骤四所得的信号传播速度v，能够计算出第一激波测速压力传感器和第二激波测速压力传感器的敏感元件之间的有效距离Lreal：首先调整信号源产生的信号的频率fi，重复步骤二和步骤三，得到不同频率对应的信号之间的时间差Δti；绘制频率fi与2πΔtifi的关系图，从关系图中任取一个线性范围f1～f2，通过最小二乘法得到fi与2πΔtifi在f1～f2范围内的线性表达式，Δti＝afi+b；
步骤六、通过步骤五得到的参数a，能够计算得到第一激波测速压力传感器和第二激波测速压力传感器的敏感元件之间的有效距离
2.如权利要求1所述的一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法，其特征在于：步骤一所述的信号源位于激波管高压端的水平中心线上。
3.如权利要求1所述的一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法，其特征在于：步骤一所述的信号源包括振动源。
CN201810018001.7A 2018-01-09 2018-01-09 一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法 Active CN108088406B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810018001.7A CN108088406B (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810018001.7A CN108088406B (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108088406A CN108088406A (zh) 2018-05-29
CN108088406B true CN108088406B (zh) 2019-09-10

Family

ID=62182779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810018001.7A Active CN108088406B (zh) 2018-01-09 2018-01-09 一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108088406B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111308124B (zh) * 2020-04-02 2021-09-24 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种激波管测速传感器时间差确定方法
CN112198333A (zh) * 2020-10-10 2021-01-08 王开全 一种压强时差测量管道流速的装置和使用方法
CN117723118A (zh) * 2024-02-18 2024-03-19 中国科学技术大学 激波稳定结构、激波管以及激波检测方法和装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202420448U (zh) * 2011-12-23 2012-09-05 广东工业大学 一种管长测量仪器
CN103308915A (zh) * 2013-05-29 2013-09-18 天津孚感科技有限公司 一种声波测距装置与方法
CN103823216A (zh) * 2014-03-10 2014-05-28 中国科学院电子学研究所 一种调频连续波雷达系统测距方法
CN105229489A (zh) * 2013-05-17 2016-01-06 西门子公司 用于进行位置确定的方法和设备
CN105652029A (zh) * 2015-12-08 2016-06-08 安徽理工大学 炸药爆炸速度测试系统及方法
CN105909980A (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 韩山师范学院 基于振幅衰减与相关检测相结合的地下管道漏点定位方法
CN106323207A (zh) * 2016-08-29 2017-01-11 山东钢铁股份有限公司 一种复合坯焊缝熔深检测装置和方法
JP2017015441A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 三菱電機株式会社 距離検知センサおよび物体検知装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202420448U (zh) * 2011-12-23 2012-09-05 广东工业大学 一种管长测量仪器
CN105229489A (zh) * 2013-05-17 2016-01-06 西门子公司 用于进行位置确定的方法和设备
CN103308915A (zh) * 2013-05-29 2013-09-18 天津孚感科技有限公司 一种声波测距装置与方法
CN103823216A (zh) * 2014-03-10 2014-05-28 中国科学院电子学研究所 一种调频连续波雷达系统测距方法
JP2017015441A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 三菱電機株式会社 距離検知センサおよび物体検知装置
CN105652029A (zh) * 2015-12-08 2016-06-08 安徽理工大学 炸药爆炸速度测试系统及方法
CN105909980A (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 韩山师范学院 基于振幅衰减与相关检测相结合的地下管道漏点定位方法
CN106323207A (zh) * 2016-08-29 2017-01-11 山东钢铁股份有限公司 一种复合坯焊缝熔深检测装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108088406A (zh) 2018-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108088406B (zh) 一种激波测速用压力传感器间有效距离测量方法
CN104595729B (zh) 一种基于声波幅值的油气管道泄漏定位方法
CN107655552B (zh) 一种基于非测量段传播时差及零漂误差的超声水表流速修正方法
CN102589656B (zh) 气体超声流量计声延时测试方法和测量装置
Pal et al. Detecting & locating leaks in water distribution polyethylene pipes
ATE262164T1 (de) Messgerät mit schwingendem rohr
CN104586396A (zh) 一种肺活量的测试方法和设备
WO2018133494A1 (zh) 一种基于速度差的泄漏定位方法
CN103630705A (zh) 一种固态二维风速风向测量仪及其测量方法
CN108195436B (zh) 带自校准功能的插入式气体超声波流量计测量装置及方法
CN105403265A (zh) 一种自动校正零点漂移的超声水表及其校正方法
CN105973447A (zh) 直线水听器阵列幅度和相位一致性测量方法
CN111157065A (zh) 气体超声流量计超声波信号传输回路中声延时测量方法
CN102879041A (zh) 一种叶轮式宽量程电子水表及其校正方法
CN108458759A (zh) 测量超声流量计信号延迟时间、流量的方法与处理装置
CN106323159B (zh) 一种双振弦式应变计
CN205785444U (zh) 一种超声波液位计校验系统
CN205175696U (zh) 用于航空发动机结构件固有频率的测量装置
CN203053483U (zh) 淤泥探测仪
CN205352653U (zh) 一种低速风洞内的超声精确测距系统
CN110672263A (zh) 一种冲击波压力传感器现场校准装置及方法
WO2016090897A1 (zh) 一种风速测试的方法和设备
CN103712794B (zh) 齿轮传动系统冲击振动能量传递损耗率检测系统及方法
CN109060241A (zh) 一种用于脉冲力校准的传感器等效惯性力修正方法
CN103471665B (zh) 液体流量超声波在线检测装置与检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant