CZ35324U1

CZ35324U1 - A device for measuring the speed of air flow from the gap of the organ pipe lip

Info

Publication number: CZ35324U1
Application number: CZ202038361U
Authority: CZ
Inventors: Milan Guštar; Guštar Milan Ing., Ph.D.; Zdeněk Otčenášek; Otčenášek Zdeněk Ing., Ph.D.
Original assignee: Akademie múzických umění v Praze
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-08-24

Description

Přípravek pro měření rychlosti průtoku vzduchu z průlinky retné varhanní píšťalyA device for measuring the speed of air flow from the gap of the lip organ pipe

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká přípravku se sondou pro měření rychlosti průtoku vzduchu z průlinky retné varhanní píšťaly. Tuto rychlost, jejíž velikost ovlivňuje znění píšťaly a způsob její intonace, sonda umožňuje měřit u všech známých typů provedení retných varhanních píšťal a je součástí přípravku pro měření rychlosti průtoku vzduchu z průlinky retné varhanní píšťaly. Přípravek se sondou je možné používat při měření ve varhanách in šitu i bez demontáže píšťaly. Snímací senzor v elektronické části přípravku, na nějž je sonda vzduchotěsně připojena, měří diferenční změnu tlaku v sondě, která je úměrná rychlosti průtoku vzduchu kolem měřicího otvoru sondy, a zkalibrovanou hodnotu rychlosti pak přípravek zobrazuje na displeji. Uložení údajů do paměti a jejich zobrazování na podsvíceném displeji umožňuje provádět měření sondou i za nepříznivých světelných podmínek, a i v případech, kdy jek píšťale obtížný přístup a displej přístroje není v okamžiku měření viditelný.The technical solution relates to a device with a probe for measuring the air flow rate from a groove of a lip organ pipe. This velocity, the magnitude of which influences the wording of the whistle and the method of its intonation, makes it possible to measure the probe of all known types of lip organ pipes and is a part of a device for measuring the air flow rate from a lip organ pipe. The device with a probe can be used for measurements in the organ in situ even without disassembling the whistle. The sensor in the electronic part of the device, to which the probe is airtightly connected, measures the differential pressure change in the probe, which is proportional to the air flow rate around the probe measuring hole, and the calibrated speed value is then shown on the display. Storing the data in memory and displaying it on the backlit display allows the probe to be measured even in adverse lighting conditions, and even in cases where the whistle is difficult to access and the instrument display is not visible at the time of measurement.

Dosavadní stav technikyPrior art

Rychlost proudění vzduchu z průlinky je jedním z faktorů určujících zvuk varhanní píšťaly (viz např. Otčenášek, Z., a kol.: Retná varhanní píšťala a její základní intonační nastavení, ISBN 978-80-7331-467-5, AMU, Praha 2018). Průlinka je vymezená prostorem mezi dolním rtem labia (u dřevěných píšťal předkrývkou) a jádrem. Konstrukčně má velmi mnoho podob provedení, ale jejím účelem je vždy urychlit a zrovnoměmit proud vzduchu, který je po otevření vzduchového ventilu tlakem vzduchu na vzdušnici vytlačován přes nohu píšťaly do prostoru labia. Průlinka má délku odpovídající šířce labia a šířku danou vzdáleností dolního rtu/předkrývky od přední části jádra. Profil šířky průlinky směrem od nohy k labiu se může měnit, ale pro intonační nastavení a pro rozeznění a znění zvuku je určující rychlost, se kterou částice vzduchu vystupují z takto úzké průlinky a následně již setrvačností pokračují v proudění v prostoru labia.The speed of air flow from the gap is one of the factors determining the sound of the organ pipe (see eg Otčenášek, Z., et al .: Retná organ pipe and its basic intonation setting, ISBN 978-80-7331-467-5, AMU, Prague 2018 ). The gap is defined by the space between the lower lip of the labia (in the case of wooden whistles, the overlay) and the core. Structurally, it has many forms, but its purpose is always to speed up and equalize the air flow, which is after opening the air valve by air pressure on the air chamber pushed through the leg of the whistle into the labia. The gap has a length corresponding to the width of the labia and the width given by the distance of the lower lip / forehead from the front of the core. The profile of the width of the gap from the foot to the labia may vary, but for the intonation setting and for the sound recognition and wording, the speed with which the air particles emerge from such a narrow gap and subsequently continue to flow in the labia is inertia.

K měření rychlosti proudění vzduchu z průlinky nebyl doposud k dispozici žádný typ provozního měřidla. V laboratoři je možně ji měřit pomocí speciálních přístrojů založených na ochlazování vyhřívaného nástavce nebo laserovou technikou sledování částic (PIV). Pro měření ve varhanářské praxi jsou tyto metody nevhodné. K tomuto účelu je proto navrženo řešení v podobě zasunutí přiměřeně malé sondy do prostoru labia těsně nad průlinku, která ještě znatelně neovlivní rychlost proudění, a spojení této sondy s elektronickým snímačem rychlosti založeném na změně tlaku v sondě způsobeném prouděním vzduchu kolem měřicího otvoru na konci sondy. Tento způsob měření rychlosti proudění z průlinky pak s dostatečnou mírou přesnosti dovoluje objektivizaci intonačních postupů ve varhanářské praxi (intonační zvukotvomé faktory viz např. Koukal, P.: Varhany brněnské a loketské školy a jejich zvukové ideály, ISBN 978-80- 907357-2-9, Národní památkový ústav 2019).To date, no type of operating meter has been available to measure air velocity from a gap. In the laboratory, it can be measured using special instruments based on cooling the heated attachment or laser particle tracking technique (PIV). These methods are unsuitable for measurements in organ practice. For this purpose, a solution is proposed in the form of inserting a reasonably small probe into the labia space just above the gap, which does not yet significantly affect the flow rate, and connecting this probe to an electronic speed sensor based on pressure change in the probe caused by air flow around the measuring hole at the end of the probe. . This method of measuring the flow velocity from the gap then allows with sufficient degree of accuracy the objectification of intonation procedures in organ practice (intonation sound-forming factors see eg Koukal, P .: Organs of the Brno and Loket schools and their sound ideals, ISBN 978-80- 907357-2- 9, National Monuments Institute 2019).

Píšťaly ve varhanách bývají zasunuté mezi ostatní píšťaly a bývají umístěny v několika patrech vzdušnic, takže jsou obtížně přístupné. Ve stísněném prostoru varhan bývá i šero, takže bez dalšího osvětlení není na měření ani na stupnici dobře vidět. Prezentované řešení elektronického přípravku se sondou pro měření rychlosti průtoku vzduchu z průlinky retné varhanní píšťaly, umožňuje jak provozní měření tohoto zvukotvomého parametru, tak provádění měření in situ za ztížených světelných a prostorových podmínek. Pro přizpůsobení se konkrétním rozměrům píšťaly je vhodné použít sadu sond, ale pro měření rychlosti u nej častěji se vyskytujících retných píšťal postačuje základní sonda s průměrem 2 až 2,5 mm a délkou 100 mm.The pipes in the organ are inserted between other pipes and are located on several floors of the air ducts, so they are difficult to access. It is usually dark in the cramped space of the organ, so it is not easy to see on the measurement or on the scale without additional lighting. The presented solution of an electronic device with a probe for measuring the air flow rate from the gap of the retro organ pipe allows both operational measurement of this sound-forming parameter and in situ measurements under difficult light and spatial conditions. A set of probes is suitable for adapting to the specific dimensions of the whistle, but a basic probe with a diameter of 2 to 2.5 mm and a length of 100 mm is sufficient to measure the speed of the most common lip whistles.

Sonda svým tvarem a rozměry minimalizuje ovlivnění proudění a zajišťuje stabilitu naměřených hodnot rychlosti. Ve varhanářské praxi přípravek se sondou umožňuje měřit uvedený fyzikální parametr, který zásadním způsobem ovlivňuje zvuk retné varhanní píšťaly i její rozezněníThe shape and dimensions of the probe minimize the influence of the flow and ensure the stability of the measured speed values. In organ practice, a device with a probe makes it possible to measure the above-mentioned physical parameter, which fundamentally influences the sound of the lip organ flute and its recognition.

CZ 35324 UI a běžnými prostředky jej doposud nebylo možné kvantifikovat. Předložený vynález tak poskytuje prostředek, jak měřit rychlostní profil proudění z pralinky píšťaly a případnými úpravami zajistit jeho rovnoměrnost, a jak srovnávat a zajistit vyrovnanost rychlostí proudění z pralinky přes píšťaly sousedících tónů rejstříků, což snižuje šumové příměsi ve zvuku píšťal a objektivizuje, zrychluje a zkvalitňuje proces intonace varhanních rejstříků.CZ 35324 UI and by conventional means it has not been possible to quantify it so far. The present invention thus provides a means of measuring the velocity profile of the flow from the praline of the whistle and making adjustments to ensure its uniformity, and how to compare and balance the velocity of the flow from the praline through the whistles of adjacent register tones, reducing noise in the sound of whistles and objectifying, accelerating and improving the process of intonation of organ registers.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstatou technického řešení je přípravek pro měření rychlosti průtoku vzduchu z pralinky retné varhanní píšťaly zahrnující vyměnitelnou sondu odpovídající rozměrům měřené píšťaly.The essence of the technical solution is a device for measuring the air flow rate from the praline of the lip organ pipe, including a replaceable probe corresponding to the dimensions of the measured pipe.

Sondu tvoří tuhá tenkostěnná trubička, která má natolik malý průměr, že ji lze zasunout nad pralinku do lábia měřené varhanní píšťaly. Konec trubičky je seříznut šikmo pod úhlem 45° a pod stejným sklonem neprodyšně uzavřen pevným uzávěrem, nejdelší rozměr seříznuté trubičky je spodní část trubičky. Vstupní měřici otvor se nachází na spodní části trubičky zcela na konci u jejího uzavření a jeho velikost (do rozměru vnitřního průřezu trubičky) je dána vlastnostmi elektronického snímače průtoku. Dodržení sklonu konce a umístění měřicího otvoru jsou nezbytné pro zajištění širokého rozsahu rychlostí, které se v praxi vyskytují u obvyklých retných píšťal v rozsahu používaných tlaků vzduchu na vzdušnici. Délka trubičky sondy musí být větší než hloubka dolního rtu labia (nebo u dřevěné píšťaly její předkrývky) měřených varhanních píšťal (obvykle do 100 mm). Druhým koncem trubičky je sonda zasunuta do těla přípravku, v němž je vzduchotěsně napojena pražnou hadičkou na senzor diferenčního tlaku spojeným s elektronickou deskou přípravku. Na těle přípravku se dále nacházejí ovládací tlačítka a podsvícený displej.The probe consists of a rigid thin-walled tube, which has such a small diameter that it can be inserted over the praline into the foot of the organ pipe measured. The end of the tube is cut obliquely at an angle of 45 ° and sealed at the same inclination by a solid cap, the longest dimension of the cut tube is the lower part of the tube. The inlet measuring hole is located at the bottom of the tube at the very end at its closure and its size (up to the dimension of the inner cross-section of the tube) is determined by the properties of the electronic flow sensor. Adherence to the inclination of the end and the location of the measuring hole are necessary to ensure a wide range of speeds, which in practice occur with conventional lip whistles in the range of air pressures used on the air tube. The length of the probe tube must be greater than the depth of the lower lip of the labia (or, in the case of a wooden whistle, its blanket) of the measured organ pipes (usually up to 100 mm). At the other end of the tube, the probe is inserted into the body of the device, in which it is airtightly connected by a Prague hose to a differential pressure sensor connected to the electronic plate of the device. There are also control buttons and a backlit display on the body of the device.

Pro měření průtoku jak u velmi malých, tak velmi velkých píšťal je nutné použít více výměnných sond s odstupňovaným průměrem a délkou (např. průměr 1, 2, 3, délka 50, 100, 150 mm), které pak mají svoji samostatnou kalibraci hodnot rychlosti a svými rozměry pokryjí rozsah všech běžných velikostí píšťal. Převedení hodnot tlaku ze senzoru diferenčního tlaku na rychlost zobrazovanou na displeji je samostatně kalibrováno pro každý z rozměrů sondy. Při výměně sondy musí být ovládacím tlačítkem vybrána kalibrace odpovídající dané sondě.To measure the flow of both very small and very large whistles, it is necessary to use several exchangeable probes with graduated diameter and length (eg diameter 1, 2, 3, length 50, 100, 150 mm), which then have their own calibration of speed values. and their dimensions cover a range of all common whistle sizes. The conversion of the pressure values from the differential pressure sensor to the speed shown on the display is calibrated separately for each of the probe dimensions. When replacing a probe, the calibration corresponding to the probe must be selected with the control button.

Způsob měření rychlosti průtoku vzduchu z pralinky retné varhanní píšťaly zahrnuje zapnutí přípravku s vloženou sondou odpovídající rozměrům měřené píšťaly, dlouhým stiskem ovládacího tlačítka. Ovládacím tlačítkem je vybrána kalibrace odpovídající dané sondě. Konec sondy s měřícím otvorem se zasune rovnoběžně s rovinou horní plochy jádra do lábia varhanní píšťaly nad pralinku tak, aby měřicí otvor sondy byl co nejblíže na středem pralinky a co nejníže nad pralinkou, kdy se spodní část trubičky se dotýká horní hrany dolního rtu píšťaly a aby směřoval proti proudu vzduchu vycházejícího z pralinky. Po zasunutí se postupně sondou posouvá v rozsahu měřené oblasti nad pralinkou, přičemž se mírně pohybuje ve všech směrech. Měřené hodnoty jsou průběžně elektronicky vyhodnocovány, přičemž okamžitá a maximální hodnota rychlosti průtoku vzduchu jsou zobrazovány na displeji. Po odečtení maximální naměřené hodnoty lze displej pomocí ovládacího tlačítka vynulovat a připravit tak přístroj pro další měření. Dlouhým stiskem ovládacího tlačítka je přípravek vypnut.The method of measuring the air flow rate from a praline of a retro organ pipe involves switching on the device with an inserted probe corresponding to the dimensions of the measured pipe, by long pressing the control button. The control button selects the calibration corresponding to the given probe. The end of the probe with the measuring hole is inserted parallel to the plane of the upper surface of the core into the tube of the organ pipe above the praline so that the measuring hole of the probe is as close as possible to the center of the praline and as low as possible above the praline. to face against the flow of air coming out of the praline. After insertion, the probe gradually moves in the range of the measured area above the praline, while moving slightly in all directions. The measured values are continuously evaluated electronically, while the instantaneous and maximum value of the air flow rate are shown on the display. After reading the maximum measured value, the display can be reset using the control button to prepare the instrument for further measurements. The product is switched off by long pressing the control button.

Objasnění výkresuExplanation of the drawing

Obr. 1 znázorňuje provedení přípravku pro měření rychlosti průtoku vzduchu z pralinky retné varhanní píšťalyGiant. 1 shows an embodiment of a device for measuring the air flow rate from a praline of a retro organ pipe

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of implementing a technical solution

Příklad provedení přípravku pro měření rychlosti průtoku vzduchu z pralinky retné varhanníAn example of an embodiment of a device for measuring the air flow rate from an organ vine

CZ 35324 UI píšťaly se sondou je na obr. 1. Přípravek tvoří tělo 1 v němž je elektronická deska s displejem 2, který je při měření podsvícený. Elektronická deska obsahuje senzor diferenčního tlaku, jenž po kalibraci na rozměry zvolené sondy 3 elektronicky snímá rychlosti průtoků vzduchu z průlinky retné varhanní píšťaly a je v těle 1 přípravku spojen pomocí hadičky se sondou 3, na jejímž 5 neprodyšně uzavřeném konci 4 sešikmeném pod úhlem 45° se zespodu nachází vstupní měřicí otvor 5. Na těle 1 přípravku se nacházejí tlačítka 6, kterými lze především přípravek zapínat, vypínat, volit kalibraci sondy a nulovat displej 2.CZ 35324 UI of a whistle with a probe is shown in Fig. 1. The device consists of a body 1 in which there is an electronic board with a display 2, which is backlit during the measurement. The electronic board contains a differential pressure sensor which, after calibration to the dimensions of the selected probe 3, electronically senses the air flow rates from the retinal organ tube gap and is connected in the body 1 of the device by a tube to the probe 3, 5 of which is sealed at an angle there is an inlet measuring hole 5 from below. On the body 1 of the jig there are buttons 6, by which the jig can be switched on, off, the probe calibration can be selected and the display 2 can be reset.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

A device for measuring the air flow rate from a retinal organ tube gap, characterized in that it comprises a device body (1) in which an electronic board and a differential pressure sensor are arranged and on which are control buttons (6) and a display (2). ); and a replaceable probe (3) corresponding to the dimensions of the measured pipe, consisting of a rigid thin-walled tube for insertion above the praline into the foot of the measured organ pipe, where the end (4) of the tube is cut obliquely at 45 ° and sealed with a tight cap ίο where the longest dimension of the cut tube is the lower part of the tube, at the end (4) on the lower part of the tube there is an inlet measuring hole (5) and the expensive end of the tube the probe (3) is inserted into the body (1) connected by a Prague hose to a differential pressure sensor connected to the electronic board of the device.