CN115389090A - 基于参考端控制的压力测量系统及测量方法 - Google Patents

基于参考端控制的压力测量系统及测量方法 Download PDF

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王毅
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Abstract

本申请公开了一种基于参考端控制的压力测量系统及测量方法，本申请采用压力控制器作为压力控制设备，将压力扫描阀的参考端与气泵输出端连接至压力控制器，调节压力控制器的设定值，通过平衡参考端和气泵的压力，使得输出至参考端的压力始终维持在设定值范围内，同时使得压力扫描阀的采集通道处于其线性度最好的量程范围内。解决了解决压力扫描阀的参考端无法保持稳定状态以及由于静压实际值较小，压力扫描阀的参考端无法保持稳定状态；以及由于静压实际值较小，无法处于压力扫描阀的有效量程范围的问题。因此该测量系统不仅保证了压力测量的有效量程范围，有效地提高了压力测量的精度，而且适用范围广、实用性强。

Description

基于参考端控制的压力测量系统及测量方法
技术领域
本申请涉及压力测量技术领域，具体而言，涉及一种基于参考端控制的压力测量系统及测量方法。
背景技术
气体压力作为航空、航天和船舶领域的重要参数，其测量技术得到广泛应用。现有技术中，常用皮托管作为压力测量设备，通过引压管将总压和静压信号连接至压力扫描阀，实现压力信号的采集。其中压力扫描阀的参考端裸露或者通过引压管引至稳定容器中，但是对于现场环境恶劣、气体压力存在较大波动的情况，这种方法会导致参考端不稳定，从而影响气流压力的测量结果。通过长引压管引至试车间外部容器中，这种方法避免发动机在室内试车过程中，试车间内的压力信号波动造成参考端不稳定的情况。
虽然相较于试车间内部环境的复杂性，试车间外部大气相对稳定，但是仍然处于波动的状态。
另外，压力扫描阀最小量程为5英寸水柱，即1270Pa，线性度最佳的量程范围为423Pa~847Pa。然而在试车最大状态时，静压的范围仅为几十Pa，不在压力四扫描阀的最佳量程范围内。
因此，总压和静压信号的准确测量是目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种基于参考端控制的压力测量系统及测量方法，以解决目前的问题。
为了实现上述目的，本申请提供了如下技术：
本申请第一方面提供一种基于参考端控制的压力测量系统，包括：
皮托管，作为感压设备，用于测量总压和静压信号，并发送至压力扫描阀；
压力扫描阀，用于采集总压和静压信号，并发送至压力控制器；
压力控制器，作为压力控制设备，用于保证所述压力扫描阀的压力值；
气泵，用于提供压力控制器所需压力，平衡所述压力控制器的压力；
所述皮托管连接所述压力扫描阀，所述压力扫描阀连接所述压力控制器，所述压力控制器连接所述气泵。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，还包括：
引流装置，用于将所述皮托管测量得到的总压和静压信号引流至所述压力扫描阀。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述引流装置，包括：
总压端，设于所述皮托管上，用于测量总压信号；
静压端，设于所述皮托管上，用于测量静压信号；
引压管，用于连接所述总压端和静压端至压力扫描阀，将总压信号和静压信号引流至所述压力扫描阀。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述压力扫描阀包括：
若干压力扫描阀采集通道，设于所述压力扫描阀内部；所述总压端和静压端，通过所述引压管分别对应连接至压力扫描阀的各个压力扫描阀采集通道；
参考端，设于所述压力扫描阀上，用于输出所述压力扫描阀的压力值。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述压力控制器包括：
压力控制器输出端，设于所述压力控制器上；
所述压力控制器，通过所述压力控制器输出端输出量程值至所述压力扫描阀的参考端处，对所述参考端的压力值进行平衡。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述量程值为：外界大气压减去所述压力扫描阀的线性度最佳量程的量程差值。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述压力控制器还包括：
压力控制器输入端，设于所述压力控制器上；
所述气泵的气泵输出端通过气管连接至所述压力控制器的压力控制器输入端，为所述压力控制器提供所需压力，平衡所述压力控制器的压力。
本申请第二方面提供一种所述的基于参考端控制的压力测量系统的测量方法，包括如下步骤：
S1、搭建所述基于参考端控制的压力测量系统；
S2、打开所述基于参考端控制的压力测量系统中的压力控制器，并设定所述压力控制器的量程值；
S3、打开所述基于参考端控制的压力测量系统中的气泵，通过气管将气泵的气泵输出端连接至所述压力控制器的压力控制器输入端；
S4、点击所述压力控制器的控制按钮，调节所述压力控制器的压力控制器输出端与压力控制器输入端两端的压力，使其逐渐趋近于量程值；当达到量程值时，控制完成。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，在步骤S2中，量程值设置为：外界大气压减去压力扫描阀线性度最佳量程得到的量程差值。
与现有技术相比较，本申请能够带来如下技术效果：
本申请提出的基于参考端控制的压力测量系统，突出采用压力控制器作为压力控制设备，将压力扫描阀的参考端与气泵输出端连接至压力控制器，调节压力控制器的设定值，通过平衡参考端和气泵的压力，使得输出至参考端的压力始终维持在设定值范围内，同时使得压力扫描阀的采集通道处于其线性度最好的量程范围内。另外，该测量系统除了适用于试车台气动附加阻力试验中，还可适用于微小压力测量的环境中。解决了在发动机试车台气动附加阻力试验中，压力扫描阀的参考端无法保持稳定状态以及由于静压实际值较小，无法处于压力扫描阀的有效量程范围的问题。
因此该测量系统不仅保证了压力测量的有效量程范围，有效地提高了压力测量的精度，而且适用范围广、实用性强。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明基于参考端控制的压力测量系统的应用组成示意图；
图2是本发明测试方法的实施流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
气动附加阻力的测量试验作为获得发动机台架推力修正系数的重要试验依据，对发动机的研制和试验具有重要的意义。各截面的总静压是计算气动附加阻力的重要参数。
本实施例提出一种基于参考端控制的压力测量系统，突出采用压力控制器作为压力控制设备，将压力扫描阀的参考端与气泵输出端连接至压力控制器，调节压力控制器的设定值，通过平衡参考端和气泵的压力，使得输出至参考端的压力始终维持在设定值范围内，同时使得压力扫描阀的采集通道处于其线性度最好的量程范围内。
如图1所示，本申请第一方面提供一种基于参考端控制的压力测量系统，用于参考端不稳定或者气流压力较小的试验环境中，本实施例选择将其用于发动机试车台气动附加阻力试验。压力测量系统包括：
皮托管1，作为感压设备，用于测量总压和静压信号，并发送至压力扫描阀5；
压力扫描阀5，用于采集总压和静压信号，并发送至压力控制器8；
压力控制器8，作为压力控制设备，用于保证所述压力扫描阀5的压力值；
气泵11，用于提供压力控制器8所需压力，平衡所述压力控制器8的压力；
所述皮托管1连接所述压力扫描阀5，所述压力扫描阀5连接所述压力控制器8，所述压力控制器8连接所述气泵11。
皮托管1作为感压设备，用于总压和静压的测量。皮托管上有总压端3和静压端2，引压管4用于连接总压端3和静压端2至压力扫描阀5，实现压力的引流。
压力扫描阀5用于实现总压和静压信号的采集。
压力控制器8作为压力控制设备，用于保证输出端的压力维持在稳定的状态。气泵11作为压力控制器8的输入端压力，用于平衡压力控制器8的压力。
为了将皮托管1采集的压力信号数据传输至压力扫描阀5，本实施例，在皮托管1和压力扫描阀5之间设置有引流装置。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，还包括：
引流装置，用于将所述皮托管1测量得到的总压和静压信号引流至所述压力扫描阀5。
本实施例，引流装置主要将总压端3和静压端2分别连接至所述压力扫描阀5，分别采集总压和静压信号。
本实施例，只要可以用来进行引流的引流装置，皆可以用于本申请的实施。
下面将提供一种具体的实施方案。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述引流装置，包括：
总压端3，设于所述皮托管1上，用于测量总压信号；
静压端2，设于所述皮托管1上，用于测量静压信号；
引压管4，用于连接所述总压端3和静压端2至压力扫描阀5，将总压信号和静压信号引流至所述压力扫描阀5。
皮托管1作为压力测量设备，上面有总压端3和静压端2，总压端3、静压端2通过引压管4分别连接至压力扫描阀5的各个压力扫描阀采集通道6。
如图1所示，为了避免总压端3和静压端2的压力采集端口集中、引起总压信号和静压信号的采集干扰，将静压端2垂直安装在所述皮托管1上，且位于总压端3的上方位置。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述压力扫描阀5包括：
若干压力扫描阀采集通道6，设于所述压力扫描阀5内部；所述总压端3和静压端2，通过所述引压管4分别对应连接至压力扫描阀5的各个压力扫描阀采集通道6；
参考端7，设于所述压力扫描阀5上，用于输出所述压力扫描阀5的压力值。
压力扫描阀5用于实现总压和静压信号的采集。所述压力扫描阀5内部设有若干压力扫描阀采集通道6，以及设有输出压力值的参考端7。总压端、静压端通过引压管分别连接至压力扫描阀5的各个压力扫描阀采集通道6，压力扫描阀5的参考端7通过气管连接至压力控制器8的压力控制器输出端9。
参考端7的压力值将通过压力控制器8进行调节。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述压力控制器8包括：
压力控制器输出端9，设于所述压力控制器8上；
所述压力控制器8，通过所述压力控制器输出端9输出量程值至所述压力扫描阀5的参考端7处，对所述参考端7的压力值进行平衡。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述量程值为：外界大气压减去所述压力扫描阀5的线性度最佳量程的量程差值。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，所述压力控制器8还包括：
压力控制器输入端10，设于所述压力控制器8上；
所述气泵11的气泵输出端12通过气管连接至所述压力控制器8的压力控制器输入端10，为所述压力控制器8提供所需压力，平衡所述压力控制器8的压力。
压力控制器8作为压力控制设备，用于保证输出端的压力维持在稳定的状态。气泵11作为压力控制器8的输入端压力，用于平衡压力控制器8的压力。
在试验过程中，通过调节压力控制器8的量程值，使得压力扫描阀5的参考端7保持在稳定的状态
另外，在调节压力控制器8的量程值时，将量程值设置在外界大气压减去压力扫描阀5线性度最佳量程得到的量程差值范围中，保证参考端7的实际值始终维持在设定值范围内，此时，各压力扫描阀采集通道6的测量值相当于实际值与参考端的差值，从而保证压力扫描阀采集通道6的实际值处于压力扫描阀5的线性度最佳量程压力范围内。
因此，本实施例能够采用压力控制器作为压力控制设备，将压力扫描阀的参考端与气泵输出端连接至压力控制器，调节压力控制器的设定值，通过平衡参考端和气泵的压力，使得输出至参考端的压力始终维持在设定值范围内，同时使得压力扫描阀的采集通道处于其线性度最好的量程范围内。
本实施例，测量系统除了适用于试车台气动附加阻力试验中，还可适用于测量系统用于参考端不稳定或者气流压力较小的试验环境中，具体由测试人员设定试验环境/对象以及对应改变试验条件即可。
因此该测量系统不仅保证了压力测量的有效量程范围，有效地提高了压力测量的精度，而且适用范围广、实用性强。
本实施例，虽然采用了皮托管作为感压设备，用于测量总压和静压信号，但是在其他的实施方案中，也可以采用其他的采集设备，替换性采集总压和静压信号。
实施例2
如图2所示，基于实施例1提供的一种基于参考端控制的压力测量系统及其使用原理，本申请第二方面提供一种所述的基于参考端控制的压力测量系统的测量方法，包括如下步骤：
S1、搭建所述基于参考端控制的压力测量系统；
S2、打开所述基于参考端控制的压力测量系统中的压力控制器8，并设定所述压力控制器8的量程值；
S3、打开所述基于参考端控制的压力测量系统中的气泵11，通过气管将气泵11的气泵输出端12连接至所述压力控制器8的压力控制器输入端10；
S4、点击所述压力控制器8的控制按钮，调节所述压力控制器8的压力控制器输出端9与压力控制器输入端10两端的压力，使其逐渐趋近于量程值；当达到量程值时，控制完成。
作为本申请的一种可选实施方案，可选地，在步骤S2中，量程值设置为：外界大气压减去压力扫描阀5线性度最佳量程得到的量程差值。
具体的测量方法：
步骤一、根据图1所示的应用测试系统，搭建一种压力测量系统：首先通过引压管将皮托管与压力扫描阀相连，并将压力扫描阀的参考端连接至压力控制器的输出端。
步骤二、打开压力控制器，将压力控制器的量程值设置在：外界大气压减去压力扫描阀5线性度最佳量程得到的量程差值范围中。
步骤三、打开气泵，通过气管将气泵的输出端连接至压力控制器的输入端。
步骤四、点击压力控制器面板上的控制按钮，此时，压力控制器开始调节输入与输出两端的压力，逐渐趋近于量程值；
当达到量程值时，压力控制器面板上的数值变为绿色，则表示控制完成。
上述压力控制以及各个连接，具体参见实施例1的描述，本实施例不再赘述。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，包括：
皮托管，作为感压设备，用于测量总压和静压信号，并发送至压力扫描阀；
压力扫描阀，用于采集总压和静压信号，并发送至压力控制器；
压力控制器，作为压力控制设备，用于保证所述压力扫描阀的压力值；
气泵，用于提供压力控制器所需压力，平衡所述压力控制器的压力；
所述皮托管连接所述压力扫描阀，所述压力扫描阀连接所述压力控制器，所述压力控制器连接所述气泵。
2.如权利要求1所述的基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，还包括：
引流装置，用于将所述皮托管测量得到的总压和静压信号引流至所述压力扫描阀。
3.如权利要求2所述的基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，所述引流装置，包括：
总压端，设于所述皮托管上，用于测量总压信号；
静压端，设于所述皮托管上，用于测量静压信号；
引压管，用于连接所述总压端和静压端至压力扫描阀，将总压信号和静压信号引流至所述压力扫描阀。
4.如权利要求3所述的基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，所述压力扫描阀包括：
若干压力扫描阀采集通道，设于所述压力扫描阀内部；所述总压端和静压端，通过所述引压管分别对应连接至压力扫描阀的各个压力扫描阀采集通道；
参考端，设于所述压力扫描阀上，用于输出所述压力扫描阀的压力值。
5.如权利要求4所述的基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，所述压力控制器包括：
压力控制器输出端，设于所述压力控制器上；
所述压力控制器，通过所述压力控制器输出端输出量程值至所述压力扫描阀的参考端处，对所述参考端的压力值进行平衡。
6.如权利要求5所述的基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，所述量程值为：外界大气压减去所述压力扫描阀的线性度最佳量程的量程差值。
7.如权利要求4所述的基于参考端控制的压力测量系统，其特征在于，所述压力控制器还包括：
压力控制器输入端，设于所述压力控制器上；
所述气泵的气泵输出端通过气管连接至所述压力控制器的压力控制器输入端，为所述压力控制器提供所需压力，平衡所述压力控制器的压力。
8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的基于参考端控制的压力测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、搭建所述基于参考端控制的压力测量系统；
S2、打开所述基于参考端控制的压力测量系统中的压力控制器，并设定所述压力控制器的量程值；
S3、打开所述基于参考端控制的压力测量系统中的气泵，通过气管将气泵的气泵输出端连接至所述压力控制器的压力控制器输入端；
S4、点击所述压力控制器的控制按钮，调节所述压力控制器的压力控制器输出端与压力控制器输入端两端的压力，使其逐渐趋近于量程值；当达到量程值时，控制完成。
9.如权利要求8所述的测量方法，其特征在于，在步骤S2中，量程值设置为：外界大气压减去压力扫描阀线性度最佳量程得到的量程差值。
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