CS242037B1 - Pressure probe - Google Patents
Pressure probe Download PDFInfo
- Publication number
- CS242037B1 CS242037B1 CS847591A CS759184A CS242037B1 CS 242037 B1 CS242037 B1 CS 242037B1 CS 847591 A CS847591 A CS 847591A CS 759184 A CS759184 A CS 759184A CS 242037 B1 CS242037 B1 CS 242037B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- pressure
- probe
- component
- chamber
- waveguide
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Tlaková sonda je určena pro současné měření střední složky p a časové proměnné, to je fluktuační složky p tlaku ve vyšetřovaném prostoru, kde je hledán okamžitý tlak P. p = p + p, přičemž obě složky se mohou měřit současně, avšak odděleně. Tlaková sonda je v podstatě upravená mikrofonní sonda. Její podstata spočívá v tom, že z distanční komůrky (3j nad citlivým prvkem (4) je vyvedeno spojení pro utlumení fluktuace tlaku a pro vytvoření stejných středních složek tlaku v distanční komůrce (3) a ve vyrovvnávací komůrce (7) pro měření této složky.The pressure probe is intended for simultaneous measurement of the mean component p and the time variable, i.e. the fluctuation component p of the pressure in the investigated space, where the instantaneous pressure P is sought. p = p + p, whereby both components can be measured simultaneously, but separately. The pressure probe is essentially a modified microphone probe. Its essence lies in the fact that a connection is made from the distance chamber (3j above the sensitive element (4) to damp the pressure fluctuation and to create the same mean pressure components in the distance chamber (3) and in the equalization chamber (7) for measuring this component.
Description
Vynález se týká tlakové sondy, určené pro současné měření střední složky p a časově proměnné, to je fluktuační složky p tlaku ve vyšetřovaném prostoru^ kde je hledán okamžitý_ tlak P.p = p + p, přičemž obě složky p a p se mohou měřit současně, avšak odděleně. Principu vynálezu je možno využít v sondách složek p a p celkového 1 statického tlaku v proudu plynu i v sondách složek okamžitého tlaku v nesnadno přístupných místech.The invention relates to a pressure probe intended for simultaneous measurement of the mean component p and the time variable, i.e. the fluctuating component p of the pressure in the area to be examined, where the instantaneous pressure P.p = p + p is sought. The principle of the invention can be used in the probes of the components p and p of the total 1 static pressure in the gas stream as well as in the probes of the instantaneous pressure components in hard to reach places.
Dosud známé tlakové sondy nejsou uzpůsobeny pro současné měření obou složek tlaku, to je střední a časově proměnné složky v jediném úzce omezeném místě prostoru. Sondy měří odděleně střední tlak p, například Pitotova trubka, sonda statického tlaku či jejich kombinace, nebo měří časově proměnný tlak p, například mikrofonní sonda, kryty mikrofonu s odběry fluktuací statického tlaku a podobně. Sondy středních složek tlaku pjsou vytvořeny z trubek, připojených k měřicímu přístroji, nejčastěji kapalinovému manometru. Dosud známé mikrofonní sondy časově proměnných složek tlaku p využívají citlivý tlakový měnič, nejčastěji kondenzátorový mikrofon, který je uzpůsoben tak, že tlak na obou stranách membrány je vyrovnáván pomocí kapiláry, která je nedílnou součástí mikrofonu, takže měnič zpracovává pouze časově proměnný tlak p. Ten je k membráně měniče přiváděn buď vlnovodem, to je trubkou stálého nebo proměnného průřezu, jako je tomu u mikrofonní sondy, nebo je měnič opatřen vhodně tvarovaným krytem s odběry tlaku. Nevýhodou mikrofonních krytů jsou relativně velké rozměry, což neumožňuje rozlišení fluktuací tlaku v případě, kdy okamžitý tlak P je prostorově silně proměnný, jako je tomu například v turbulentním proudu.The prior art pressure probes are not adapted for the simultaneous measurement of both pressure components, i.e., medium and time-varying components in a single narrowly constrained space. The probes measure separately the mean pressure p, such as a Pitot tube, a static pressure probe or a combination thereof, or measure a time-varying pressure p, such as a microphone probe, microphone covers with static pressure fluctuations, and the like. The probes of the medium pressure components are formed from tubes connected to a measuring device, most often a liquid manometer. The prior art microphone probes of the time-varying pressure components p utilize a sensitive pressure transducer, most commonly a condenser microphone, which is adapted so that the pressure on both sides of the diaphragm is balanced by a capillary that is an integral part of the microphone. it is fed to the diaphragm of the transducer either by a waveguide, i.e. a tube of constant or variable cross section, as in the microphone probe, or the transducer is provided with a suitably shaped housing with pressure tapping. The disadvantage of the microphone housings is the relatively large dimensions, which does not allow to distinguish pressure fluctuations when the instantaneous pressure P is spatially strongly variable, such as in a turbulent stream.
U mikrofonních sond obvyklé konstrukce s válcovým vlnovodem dochází v důsledku odrazu zvukové vlny od výstupního ústí vlnovodu k nežádoucím interferencím mezi postupující a odraženou zvukovou vlnou ve vlnovodu. Kmitočtová charakteristika pro přenos časově proměnné složky tlaku z ústí vlnovodu k membráně mikrofonu může vykazovat nežádoucí zvlnění, které však lze zčásti vyrovnat, například zatlumením ústí vlnovodu porézní nebo vláknitou zátkou.In conventional microphone probes with a cylindrical waveguide, unwanted interference between the advancing and reflected sound waves in the waveguide occurs as a result of the reflection of the sound wave from the waveguide outlet. The frequency response for transmitting the time-varying pressure component from the waveguide mouth to the microphone membrane may exhibit undesirable undulations, but may be partially compensated, for example by attenuating the waveguide mouth with a porous or fibrous plug.
Omezení dosud známých tlakových sond pouze na měření jediné složky tlaku nedovoluje současné měření těchto složek v jednom úzce omezeném místě prostoru. Měření složek tlaku p a p je nutno provádět buď postupně, kdy se však může s časovým odstupem změnit charakter měřeného jevu, nebo současně dvěma dosud známými sondami, přičemž ústí sond však musí být od sebe dostatečně vzdálena tak, aby se sondy vzájemně neovlivňovaly, což zejména v případech proudění s velkými gradienty, na4 příklad ve smykových proudech, vede ke značným chybám.The limitation of the known pressure probes to the measurement of a single pressure component does not permit simultaneous measurement of these components in one narrowly confined space. The measurement of the components of the pap pressure must be carried out either gradually, but the nature of the phenomenon may change with time, or simultaneously by two known probes, while the orifices of the probes must be sufficiently distant from each other so that the probes do not interfere with each other. In the case of large gradient flows, for example in shear currents, it leads to considerable errors.
Mají-li být obě složky tlaku p a p ve výsledcích měření okamžitého tlaku P odděleny při současném dodržení požadavku na co nejmenší odběr tlaku, situovány v jediném místě, je nutné realizovat tlakovou sondu, zdokonalenou podle tohoto vynálezu. Podstata nové tlakové sondy spočívá v tom, že mezi krytem a přepážkou je vytvořena vyrovnávací komůrka spojená spojovacím prostředkem pro útlum fluktuací tlaku ve vyrovnávací komůrce, opatřené vývodem pro měření střední složky tlaku.If the two pressure components p and p are to be separated in a single location in the instantaneous pressure measurement results P while keeping the pressure demand as low as possible, it is necessary to realize a pressure probe improved according to the invention. The essence of the new pressure probe is that a buffer chamber is formed between the cover and the baffle, connected by a coupling means for attenuating pressure fluctuations in the buffer chamber, provided with an outlet for measuring the mean pressure component.
Spojovací prostředek může být vytvořen kapilárou. Vyrovnávací komůrka může být vyplněna akusticky tlumicím materiálem.The coupling means may be formed by a capillary. The buffer chamber may be filled with acoustically damping material.
Provedení tlakové sondy upravené podle tohoto vynálezu je znázorněno na dvou přiložených výkresech. Obr. 1 představuje řez tlakovou sondou. Obr. 2A představuje vlnovod se vstupním ústím, určeným pro měření složek celkového tlaku. Obr. 2B znázorňuje vlnovod se vstupním ústím pro měření složek statického tlaku.An embodiment of a pressure probe modified in accordance with the present invention is shown in the two accompanying drawings. Giant. 1 is a cross-sectional view of a pressure probe. Giant. 2A is a waveguide with an inlet port for measuring total pressure components. Giant. 2B shows a waveguide with an inlet for measuring static pressure components.
V příkladu provedení obsahuje tlaková sonda vlnovod 1, který může mít stálý průřez a/nebo průřez měnící se směrem od vstupního ústí la k výstupnímu ústí lb. Vlnovod 1 je pevně uložen v přepážce 2 a ústí do distanční komůrky 3 mezi přepážkou 2 a citlivým prvkem 4, například membránou tlakového měniče 5, například mikrofonu. Roviny citlivého prvku 4 a přepážky 2 jsou přibližně paralelní. Tlakový měnič 3 společně s přepážkou 2 a v ní upevněným vlnovodem 1 jsou uloženy ve vhodně tvarovaném krytu 6 s vyrovnávací komůrkou 7 dostatečně velkého objemu, případně vyplněnou tlumicím materiálem. Vyrovnávací komůrka 7 nemusí být integrální součástí tlakové sondy. Použije-li se jako tlakového měniče 3 mikrofonu, propojí se distanční komůrka 3 před membránou s prostorem za membránou neznázorněným kanálkem. Komůrky 3, 7 jsou propojeny spojovacím prostředkem 8, například alespoň jednou kapilárou, která může být provedena v přepážce 2, v krytu 6 nebo na jejich rozhraní a případně je vyplněna vhodným tlumicím materiálem. Kapilárové spojení lze nahradit průlinčitým materiálem. V důsledku nevyznačené kapiláry a spojovacího prostředku 8 vytvoří se po obou stranách membrány a přepážky 2 rovnotlaká soustava. Spojovací prostředek 8 je volen tak, aby dovolil dostatečně rychlé vyrovnání pomalu se měnící střední složky tlaku p v soustavě, a aby současně neovlivnil kvalitu měření časově proměnné složky p mikrofonem. Tlak z vyrovnávací komůrky 7 je kanálkem 9 veden k vývodu 10 tlaku, jenž se obvyklým způsobem připojí na měřič tlaku, zpravidla kapalinový manometr. Tlakový měnič 5 se předepsaným způsobem připojí na obvyklé měřicí přístroje.In the exemplary embodiment, the pressure probe comprises a waveguide 1, which may have a constant cross-section and / or a cross-section varying from the inlet orifice 1a to the outlet orifice 1b. The waveguide 1 is fixedly fixed in the partition 2 and opens into a spacer chamber 3 between the partition 2 and a sensitive element 4, for example a diaphragm of a pressure transducer 5, for example a microphone. The planes of the sensitive element 4 and the partition 2 are approximately parallel. The pressure transducer 3, together with the partition 2 and the waveguide 1 fixed therein, are housed in a suitably shaped housing 6 with a buffer chamber 7 of sufficiently large volume, optionally filled with damping material. The buffer chamber 7 need not be an integral part of the pressure probe. If a microphone is used as a pressure transducer 3, the distance chamber 3 in front of the diaphragm is connected to the space behind the diaphragm (not shown). The chambers 3, 7 are connected by a connecting means 8, for example at least one capillary, which can be provided in the partition 2, in the cover 6 or at their interface and optionally filled with a suitable buffer material. The capillary connection can be replaced by a porous material. Due to the unlabeled capillary and the connecting means 8, an equal pressure system is formed on both sides of the diaphragm and the partition 2. The coupling means 8 is selected to allow a sufficiently rapid equalization of the slowly varying mean pressure component p in the system, while not affecting the quality of measurement of the time variable component p by the microphone. The pressure from the equalization chamber 7 is led through a duct 9 to a pressure outlet 10 which is connected in a conventional manner to a pressure gauge, usually a liquid manometer. The pressure transducer 5 is connected to the usual measuring devices in the prescribed manner.
Činnost tlakové sondy podle vynálezu lze popsat takto: Ve vstupním ústí la vlnovodu 1, umístěném do proudu plynu nebo v prostoru, kde je měřen tlak, působí okamžitý tlak P, sestávající z časově střední složky tlaku p a z časově proměnné složky tlaku p, přičemž P — p + p. Časově střední složka tlaku p, která má ustálenou nebo jen velmi zvolna se měnící hodnotu, se vyrovnává v celém vnitřním prostoru tlakové sondy, sestávajícím z vnitřního prostoru vlnovodu 1 a obou komůrek 3, 7, jakož i z prostoru za membránou. Velikost časově střední složky tlaku p se stanoví tlakoměrným přístrojem, umístěným buď přímo ve vyrovnávací komůrce 7, nebo připojeným k vývodu 10, spojenému kanálkem 9 s rovnotlakým vnitřním prostorem sondy. Časově proměnná složka tlaku p, působící na ústí la vlnovodu 1, vyvolá ve vlnovodu 1 postupující akustické vlny, šířící se od vstupního ústí la k tlakovému měniči 5. Fluktuace tlaku p, působící na vstupní ústí la, představují časově proměnnou sílu, která vyvolá časové změny hybnosti, jež se vlnovodem 1 šíří vlnovými procesy rychlosti zvuku.The operation of the pressure probe according to the invention can be described as follows: In the inlet orifice 1a of the waveguide 1 located in the gas stream or in the pressure measuring area, an instantaneous pressure P consisting of a time median pressure component p and a time variable pressure component p is applied. p + p. The temporal mean pressure component p, which has a steady or very slowly varying value, is equalized throughout the interior of the pressure probe, consisting of the interior of the waveguide 1 and of both chambers 3, 7, as well as the space behind the membrane. The magnitude of the time median pressure component p is determined by a pressure gauge placed either directly in the equalization chamber 7 or connected to the outlet 10, connected by a duct 9 with a uniform internal space of the probe. The time-varying pressure component p acting on the mouthpiece 1a of the waveguide 1 induces advancing acoustic waves in the waveguide 1 propagating from the inlet mouth 1a to the pressure transducer 5. The pressure fluctuations p acting on the inlet mouth 1a represent a time-varying force that momentum changes that the waveguide 1 propagates by the wave processes of the speed of sound.
K proudění plynu vlnovodem 1, pokud p = konstantní, nedochází. Časově proměnná složka tlaku p, působící na ústí la sondy, se v důsledku předání hybnosti mění na akustický tlak, přičemž časové změny p a akustického tlaku v trubce jsou prakticky stejné, až na důsledky odrazu zvukové vlny ve výstupním ústí lb vlnovodu 1. V důsledku vyrovnání středního tlaku po obou stranách membrány měří tlakový mikrofon 5 pouze časově proměnnou složku tlaku p, působící na vstupní ústí la sondy.Gas flow through waveguide 1, if p = constant, does not occur. The time-varying pressure component p acting on the probe mouth 1a changes into acoustic pressure as a result of momentum transfer, the time changes pa of the sound pressure in the pipe being practically the same, except for the consequences of the sound wave reflection in the outlet mouth 1b of the waveguide The pressure microphone 5 only measures the time-varying pressure component p acting on the inlet orifice 1a of the probe.
Akustická impedance spojovacího prostředku 8, spojujícího distanční komůrku 3 před citlivým prvkem 4 s vyrovnávací komůrkou 7 v krytu 8 sondy, zčásti vyhlazuje časově proměnnou složku tlaku p, přicházející spojovacím prostředkem 8 do vyrovnávací komůrky 7. Zbytkové fluktuace tlaku ve vyrovnávací komůrce 7 dále případně tlumí tlumicí materiál, například pěnový nebo vláknitý, jímž může být vyrovnávací komůrka 7 vyplněna.The acoustic impedance of the fastener 8 connecting the spacer 3 in front of the sensing element 4 to the compensating chamber 7 in the probe housing 8 partially smoothes the time-varying pressure component p arriving by the fastener 8 into the compensating chamber 7. The residual pressure fluctuations a damping material, for example foam or fibrous, with which the buffer chamber 7 can be filled.
Tlakovou sondu podle vynálezu je možno použít pro měření střední složky p a časově proměnné složky p celkového anebo statického tlaku v proudu plynu, což závisí na umístění vstupního ústí la vlnovodu 1. Některé varianty uspořádání vstupního ústí la tlakové sondy, určené pro měření složek celkového či statického tlaku v proudu plynu, jsou pro znázornění uvedeny na obr. 2. Má-li být tlaková sonda použita pro měření složek celkového tlaku, je vstupní ústí la pro odběr tlaku, ať přímé, nebo zahnuté, ponecháno na konci vlnovodu 1 dle obr. 2A, přičemž rovina vstupního ústí la sondy je zhruba kolmá ke směru proudění. Má-li být taková sonda použita pro měření složek statického tlaku, je vstupní ústi la pro odběr tlaku na boku vlnovodu 1, k čemuž slouží například úprava znázorněná na obr. 2B. Je nutno vždy dodržet obvyklé geometrické uspořádání pro tvar vlnovodu 1 a polohu vstupních otvorů la.The pressure probe according to the invention can be used to measure the mean component p and the time-varying component p of the total or static pressure in the gas stream, depending on the location of the inlet orifice 1a of the waveguide. The pressure inlet port 1a, either straight or curved, is left at the end of the waveguide 1 of Fig. 2A. wherein the plane of the inlet orifice 1a of the probe is approximately perpendicular to the direction of flow. If such a probe is to be used to measure the static pressure components, there is an inlet orifice on the side of the waveguide 1, for example by the modification shown in FIG. 2B. The usual geometrical arrangement for the shape of the waveguide 1 and the position of the inlet openings 1a must always be observed.
Tlaková sonda podle vynálezu skýtá více možností použití: především umožňuje měřit současně střední a časově proměnnou složku tlaku v proudu plynu, a to podle umístění vstupního ústí pro odběr tlaku na tělese vlnovodu, tlaku celkového anebo tlaku statického, přičemž složky tlaku jsou měřeny v jediném velmi úzce omezeném místě v prostoru. Dále je možno měřit obě složky v prostředí se zvýšenou, popřípadě sníženou teplotou a v prostředí s hodnotou celkového tlaku značně se lišící od tlaku atmosférického. Vlnovod pro odběr tlaku lze podle potřeby chladit či ohřívat. Sondu lze použít pro měření zvuku šířícího se proudem plynu či v dalších prostředích, kde nelze použít měřicí mikrofon, dále lze sondu použít pro měření složek tlaku v místech obtížně dostupných, v místech s nebezpečným zářením nebo v horkém, agresivním či znečistěném prostředí.The pressure probe according to the invention offers a number of applications: in particular it allows to measure simultaneously the mean and time-varying component of the pressure in the gas stream according to the location of the inlet for the pressure waveguide body, total or static pressure. narrowly restricted place in space. Furthermore, it is possible to measure both components in an elevated or reduced temperature environment and in an environment with a total pressure value significantly different from atmospheric pressure. The pressure waveguide can be cooled or heated as required. The probe can be used to measure the sound propagating through the gas stream or in other environments where the microphone cannot be used. The probe can also be used to measure pressure components in locations that are difficult to reach, in hazardous radiation, or in hot, aggressive or contaminated environments.
Specifickou předností sondy podle vynálezu jsou možnosti měření obou složek tlaku v jediném, velmi malém místě prostoru, řádově desetiny mm, z čehož vyplývá vysoká rozlišovací schopnost tlakových změn v poli se silně proměnnými parametry v prostoru a vysoká rozlišovací schopnost fluktuací tlaku od pohybů malých měřítek ve vířivém proudu plynu.A specific advantage of the probe according to the invention is the possibility of measuring both pressure components in a single, very small space of the order of tenths of mm, which implies high resolution of pressure changes in the field with strongly variable parameters in space and high resolution of pressure fluctuations from small scale movements whirling gas stream.
V důsledku popsaných vlastností a specifických předností má tlaková sonda podle vynálezu uplatnění jak v základním a aplikovaném výzkumu, tak i v průmyslové oblasti a ve zkušebnictví. Uplatnění sondy je možné v experimentech v mechanice plynů, ve vnitřní i vnější aerodynamice a v technické diagnostice. Z hlediska průmyslu je využití sondy možné zejména v automobilovém, leteckém a vzduchotechnickém průmyslu, ve stavbě motorů a při diagnostice procesů s proměnnými tlaky plynů a par.Owing to the described characteristics and specific advantages, the pressure probe according to the invention has application in both basic and applied research as well as in the industrial field and in testing. The probe can be used in experiments in gas mechanics, in internal and external aerodynamics and in technical diagnostics. From the industrial point of view, the use of the probe is possible especially in the automotive, aerospace, ventilation, engine construction and process diagnostics with variable gas and vapor pressures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS847591A CS242037B1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Pressure probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS847591A CS242037B1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Pressure probe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS759184A1 CS759184A1 (en) | 1985-06-13 |
| CS242037B1 true CS242037B1 (en) | 1986-04-17 |
Family
ID=5425377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS847591A CS242037B1 (en) | 1984-10-08 | 1984-10-08 | Pressure probe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS242037B1 (en) |
-
1984
- 1984-10-08 CS CS847591A patent/CS242037B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS759184A1 (en) | 1985-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ronneberger | The acoustical impedance of holes in the wall of flow ducts | |
| Dean | An in situ method of wall acoustic impedance measurement in flow ducts | |
| Kirby et al. | The impedance of perforated plates subjected to grazing gas flow and backed by porous media | |
| US5275060A (en) | Ultrasonic transducer system with crosstalk isolation | |
| Gejji et al. | Transducer installation effects on pressure measurements in PGC devices | |
| Fuchs | Measurement of pressure fluctuations within subsonic turbulent jets | |
| US2582232A (en) | Temperature-sensing and/or sound velocity-measuring device | |
| Zhou et al. | Experimental investigation of an in-duct orifice with bias flow under medium and high level acoustic excitation | |
| JPH04505056A (en) | Vortex generation flowmeter | |
| JPS6141923A (en) | Flowmeter | |
| CN101203750B (en) | Method for the reduction of pressure-induced temperature effects on the velocity of sound in gases | |
| Stainback et al. | A comparison of disturbance levels measured in hypersonic tunnels using a hot-wire anemometer and a pitot pressure probe | |
| US4169376A (en) | External sensing system for vortex-type flowmeters | |
| CS242037B1 (en) | Pressure probe | |
| US4212191A (en) | Differential pressure gauge | |
| US2788656A (en) | Means for investigating gases | |
| JPH01299416A (en) | Converting apparatus of flow rate | |
| Panicker et al. | AEROACOUSTIC ANALYSIS OF STRAIGHLT-THROUGH MUFFLERS WITH SIMPLE AND EXTENDED TUBE EXPANSION CHAMBERS. | |
| JPS6189519A (en) | Sensitivity adjustable flow rate sensor | |
| Szepessy et al. | Analysis of a pressure averaging device for measuring aerodynamic forces on a circular cylinder | |
| Funaki et al. | Dynamic calibration of laminar flow sensor for gases | |
| Sardarzadeh et al. | Experimental study of a disk diaphragm thickness influence on a planar shock wave formation and position during its propagation in a gas shock tube | |
| Lavrentjev et al. | On experimental techniques to determine acoustic performance of small exhaust silencers | |
| Bodén et al. | Effect of flow direction on acoustic liner impedance measurement results | |
| Komerath et al. | Turbulent static pressure fluctuations away from flow boundaries |