DE102004022521A1 - Low pressure measurement calibration procedure uses laser Doppler anemometer to measure flow and measurement based density to calculate difference between openings in Prandtl static tube - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Darstellung geringerer Drücke. Insbesondere kann ein Prandtlsches Staurohr in einer Luftströmung zur Erzeugung geringerer Drücke verwendet werden. Die Strömungsgeschwindigkeit wird unabhängig vom erzeugten Druck gemessen.These The invention relates to a method and a device for displaying lower pressures. In particular, a Prandtl pitot tube in an air flow to Generation of lower pressures be used. The flow velocity becomes independent measured by the pressure generated.
Aufgrund der geltenden Gesetze z.B. Produkthaftungsgesetz und Industrienormen z.B. ISO 9001:2000 müssen Druckmesseinrichtungen der Industrie regelmäßig kalibriert werden. Kalibrierung bedeutet, die Überprüfung eines Druckmessgerätes gegenüber einem anderen, jedoch genaueren Druckmessgerät (Normal). Diese Vergleichsmessungen bzw. Kalibrierungen werden vom einfachen Druckmessgerät bis hin zum nationalen Normal eines Landes durchgeführt. Dies bezeichnet man als Rückführbarkeit. Oberste nationale Stelle, d.h. Inhaber von nationalen Normalen ist in Deutschland die Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. Die PTB besitzt auch das Drucknormal mit der höchsten Genauigkeit in Deutschland. Außerdem führt die PTB regelmäßig Ringvergleiche mit den Staatsinstituten anderer Länder durch. Hierbei besitzt die PTB in Braunschweig derzeit die höchste Genauigkeit bei der Darstellung kleiner Drücke.by virtue of the applicable laws, e.g. Product liability law and industry standards e.g. ISO 9001: 2000 need Pressure measuring equipment industry regularly calibrated. calibration means checking one pressure gauge across from another, but more accurate pressure gauge (normal). These comparative measurements or calibrations are from simple pressure gauge up to the national standard of a country. This is called as Traceability. Supreme national authority, i. Owner of national standards in Germany the Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. The PTB also has the pressure standard with the highest accuracy in Germany. Furthermore leads the PTB regular ring comparisons with the state institutes of other countries. Owns here the PTB in Braunschweig currently the highest accuracy in the presentation small pressures.
Die
heute üblichen
Einrichtungen zur Darstellung kleiner Drücke beruhen auf dem Prinzip
eines Kolbenmanometers oder eines Tauchglockenmanometers. Mit diesem
Verfahren können
die im DKD (Deutscher Kalibrierdienst) akkreditierten Laboratorien
kleine Drücke
ab 1 Pa reproduzierbar darstellen. Die Messunsicherheit (MU) beträgt ±0,3 Pa
für Drücke kleiner
20 Pa für
Tauchglockenmanometer (die mit herkömmliches Verfahren bezeichnete
Kurve 21 in
Bei Kolbenmanometern wird der zu messende Überdruck pθ aus der Kraft bestimmt, die dieser Druck an der Querschnittsfläche A des frei beweglichen Messkolbens des Kolben-Zylinder-Systems ausübt und die durch eine äußere Kraft F kompensiert wird. Die Gegenkraft F wird durch das Eigengewicht des Messkolbens und durch das Gewicht aufgelegter Massestücke erzeugt.In the case of piston gauges, the overpressure p θ to be measured is determined from the force which this pressure exerts on the cross-sectional area A of the freely movable measuring piston of the piston-cylinder system and which is compensated by an external force F. The counterforce F is generated by the dead weight of the volumetric flask and by the weight of applied masses.
Ferner
ist das so genannte Prandtlsche Staurohr (
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine genauere Vorrichtung und ein genaueres Verfahren zur Darstellung kleiner Drücke anzugeben.It Object of the invention, a more accurate device and a more accurate Specify method for displaying small pressures.
Vorteilhaft an dem von testo industrial services GmbH entwickelten Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung ist, dass Differenzdrücke ab 0,005 Pa bis 1345 Pa reproduzierbar dargestellt werden können.Advantageous on the process developed by testo industrial services GmbH and the corresponding device is that differential pressures from 0.005 Pa can be reproducibly displayed up to 1345 Pa.
Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung ist ferner, dass mit abnehmendem Druck ebenfalls die Messunsicherheit proportional zum erzeugten Druck abnimmt. Dies ist bei keinem der herkömmlichen Verfahren der Fall.Advantageous in the method according to the invention and the corresponding device is further that with decreasing Pressure also the measurement uncertainty proportional to the generated Pressure decreases. This is not the case with any of the conventional methods.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:in the The following are preferred embodiments of the invention explained in more detail with reference to the accompanying figures. Showing:
Die Erfindung ermöglicht Druckmessgeräte in einem Bereich von 0,005 Pa bis 1345 Pa zu kalibrieren.The Invention allows pressure Monitors in a range of 0.005 Pa to 1345 Pa.
Der
Windkanal
Aus der Formel (2) ist ersichtlich, dass die Strömungsgeschwindigkeit v, die Dichte ρ sowie der Staurohrfaktor S bekannt sein müssen, um den Überdruck pe berechnen zu können.Out From the formula (2), it can be seen that the flow velocity v, Density ρ as well The pitot tube factor S must be known to the overpressure to be able to calculate.
Der
mit Hilfe des Staurohrs
Die
Strömungsgeschwindigkeit
v wird mit Hilfe des Laser-Doppler-Anemometers
In Formel (3) bezeichnet ρ die Luftdichte, Pabs den statischen Luftdruck in der Umgebung Frel die relative Luftfeuchte und T die Temperatur im Windkanal.In formula (3) ρ denotes the air density, P abs the static air pressure in the environment F rel the relative humidity and T the temperature in the wind tunnel.
Zur
Ermittlung dieser Messgrößen werden
Absolutdruckmessgerät
Der
genaue Staudruckfaktor des Prandtlsches Staurohres
Die
Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass mit abnehmendem Druck die Messunsicherheit auch
proportional zum dargestellten Druck deutlich abnimmt (die mit Testo
i. s. Verfahren bezeichnete Kurve 22 in
Die kleinstangebbare abgeschätzte Messunsicherheit des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt ±0,001 Pa. Die Gesamtmessunsicherheit beruht insbesondere bei kleinen dargestellten Drücken vor allem auf der Unsicherheit der durch das Laser-Doppler-Anemometer vorgegebenen Unsicherheit der Geschwindigkeitsmessung, die ±0,5% vom Messwert, mindestens aber ±0,01 m/s beträgt. Für eine Strömungsgeschwindigkeit v von 0,096 m/s, einer relativen Luftfeuchte Frel von 40%, einer Temperatur T von 22° C, einem statischen Luftdruck Pabs von 930 mbar und einem Staurohrfaktor S von 1 ergibt sich ein dargestellter Druck pe von 0,005 Pa. Für eine Geschwindigkeit v von 0,106 m/s ergibt sich bei sonst gleichen Parametern ein dargestellter Druck pe von 0,006 Pa. Der Unterschied von 0,001 Pa wird als Messunsicherheit interpretiert.The smallest estimated uncertainty of measurement of the method according to the invention is ± 0.001 Pa. The overall measurement uncertainty is based, in particular at low pressures shown, above all on the uncertainty of the uncertainty of the velocity measurement given by the laser Doppler anemometer, which is ± 0.5% of the measured value, but at least ± 0.01 m / s. For a flow velocity v of 0.096 m / s, a relative humidity F rel of 40%, a temperature T of 22 ° C, a static air pressure P abs of 930 mbar and a P stofaction factor S of 1, an illustrated pressure pe of 0.005 Pa results , For a speed v of 0.106 m / s, all other parameters being equal, the pressure ps is 0.006 Pa. The difference of 0.001 Pa is interpreted as measurement uncertainty.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.The The invention was previously based on preferred embodiments explained in more detail. For a specialist However, it is obvious that various modifications and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of protection by the following claims and their equivalents established.
- 11
- Prandtlsches StaurohrPrandtlsches Pitot tube
- 22
- zu kalibrierendes Druckmessgerätto calibrating pressure gauge
- 33
- Windkanalwind Tunnel
- 44
- Laser-Doppler-AnemometerLaser Doppler Anemometer
- 66
- AbsolutdruckmessgerätAbsolute pressure meter
- 77
- Temperatursensortemperature sensor
- 88th
- Hygrometerhygrometer
- 99
- Stromlinien des strömenden Fluidsstreamlines of the streaming fluid
- 1010
- Computercomputer
- 1111
- Turbineturbine
- 1212
- Öffnungopening
- 1313
- Öffnungopening
- 1414
- Anschlussconnection
- 1515
- Anschlussconnection
- 2121
- Bestes herkömmliches VerfahrenBest conventional method
- 2222
- erfindungsgemäßes Verfahreninventive method
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410022521 DE102004022521A1 (en) | 2004-05-05 | 2004-05-05 | Low pressure measurement calibration procedure uses laser Doppler anemometer to measure flow and measurement based density to calculate difference between openings in Prandtl static tube |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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Family
ID=35267335
Family Applications (1)
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DE200410022521 Withdrawn DE102004022521A1 (en) | 2004-05-05 | 2004-05-05 | Low pressure measurement calibration procedure uses laser Doppler anemometer to measure flow and measurement based density to calculate difference between openings in Prandtl static tube |
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DE (1) | DE102004022521A1 (en) |
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- 2004-05-05 DE DE200410022521 patent/DE102004022521A1/en not_active Withdrawn
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