RU2282160C2 - Method of measuring input complex acoustic impedance - Google Patents

Method of measuring input complex acoustic impedance Download PDF

Info

Publication number
RU2282160C2
RU2282160C2 RU2004127254/06A RU2004127254A RU2282160C2 RU 2282160 C2 RU2282160 C2 RU 2282160C2 RU 2004127254/06 A RU2004127254/06 A RU 2004127254/06A RU 2004127254 A RU2004127254 A RU 2004127254A RU 2282160 C2 RU2282160 C2 RU 2282160C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sound
acoustic impedance
frequency
impedance
measuring
Prior art date
Application number
RU2004127254/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004127254A (en
Inventor
Борис Павлович Брайнин (RU)
Борис Павлович Брайнин
Михаил Арсеньевич Миронов (RU)
Михаил Арсеньевич Миронов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное объединение гидравлических машин" (ОАО "НПО "ГИДРОМАШ")
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 Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное объединение гидравлических машин" (ОАО "НПО "ГИДРОМАШ") filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-производственное объединение гидравлических машин" (ОАО "НПО "ГИДРОМАШ")
Priority to RU2004127254/06A priority Critical patent/RU2282160C2/en
Publication of RU2004127254A publication Critical patent/RU2004127254A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2282160C2 publication Critical patent/RU2282160C2/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering acoustics.
SUBSTANCE: method comprises exciting sound wave by means of the vibration source and measuring sound pressure and phase difference between the sound pressures in the first and second cross sections of the pipeline which are at a distance one from the other. To obtain the dependence of the impedance on frequency, the analyzing frequency or frequency of the vibration source are varied.
EFFECT: enhanced precision.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроительной акустике и может быть использовано при определении акустических характеристик, в частности импеданса, различных гидравлических устройств, например насосов и трубопроводных систем.The invention relates to engineering acoustics and can be used to determine acoustic characteristics, in particular impedance, various hydraulic devices, such as pumps and piping systems.

Известен способ измерения входного комплексного акустического импеданса методом стоячих волн в т.н. трубе Кундта [Скучик Е. Основы акустики, М., 1958 г., т.1, стр.150], основанный на поиске узла и пучности стоячей волны. При изменении частоты звукового сигнала процедура поиска узла и пучности стоячей волны повторяется. Однако этот способ требует размещения в трубе подвижного приемника звукового давления, что нереализуемо для труб заполненных жидкостью.A known method of measuring the input complex acoustic impedance by the method of standing waves in the so-called Kundt pipe [Skuchik E. Fundamentals of acoustics, M., 1958, v. 1, p. 150], based on the search for a node and antinode of a standing wave. When the frequency of the sound signal changes, the node search procedure and the antinodes of the standing wave are repeated. However, this method requires placement in the pipe of a movable receiver of sound pressure, which is not feasible for pipes filled with liquid.

Известен способ измерения входного комплексного акустического импеданса лопастного насоса при помощи системы двух поршневых излучателей [А.с. СССР №1560800. МПК 5 F 04 В 51/00 1977 г.]. При изменении фазового соотношения излучения добиваются появления пучности и узла стоячей волны в месте установки датчика звукового давления. После чего по расчетным формулам определяют акустический импеданс. При весьма спорной методологии получения исходных данных для расчета импеданса, известный способ требует наличия громоздкого механического устройства подстройки разности фаз работающих излучателей. При этом процесс измерения занимает весьма длительное время, поскольку измерение на каждой частоте требует тщательной настройки излучателей: сначала на пучность стоячей волны, а затем на ее узел.A known method of measuring the input complex acoustic impedance of a vane pump using a system of two piston emitters [A.S. USSR No. 1560800. IPC 5 F 04 B 51/00 1977]. When the phase relationship of the radiation is changed, an antinode and a node of the standing wave are achieved at the installation site of the sound pressure sensor. After that, acoustic impedance is determined by the calculation formulas. With a very controversial methodology for obtaining the initial data for calculating the impedance, the known method requires a cumbersome mechanical device for adjusting the phase difference of the working emitters. Moreover, the measurement process takes a very long time, since the measurement at each frequency requires careful tuning of the emitters: first at the antinode of the standing wave, and then at its node.

Задачей настоящего изобретения является получение значений действительной и мнимой частей акустического импеданса для прогнозирования резонансных частот столба перекачиваемой среды в комплексе "насос-система" или "вентилятор (компрессор)-система". Для достоверного прогнозирования резонансных частот необходимо порознь, например в условиях стенда, провести измерения комплексного акустического импеданса работающего насоса и измерения комплексного акустического импеданса реальной системы.The objective of the present invention is to obtain the values of the real and imaginary parts of the acoustic impedance to predict the resonant frequencies of the column of the pumped medium in the complex "pump-system" or "fan (compressor) -system". For reliable forecasting of resonant frequencies, it is necessary to separate, for example, in a test bench, to measure the complex acoustic impedance of a working pump and measure the complex acoustic impedance of a real system.

На чертеже представлена схема устройства для осуществления способа определения входного импеданса лопастного насоса или системы. Гидравлическая магистраль 1 подключена ко входу испытуемого объекта 2 (насоса или трубопроводной системы). Излучатель звуковых колебаний 3 установлен в магистрали 1 и связан с вибростендом 4. Между излучателем звуковых колебаний 3 и испытуемым объектом 2 расположены два датчика звукового давления 5, 6.The drawing shows a diagram of a device for implementing the method of determining the input impedance of a vane pump or system. The hydraulic line 1 is connected to the input of the test object 2 (pump or pipeline system). The sound emitter 3 is installed in the line 1 and is connected to the vibrating stand 4. Two sound pressure sensors 5, 6 are located between the sound emitter 3 and the test object 2.

Способ осуществляется следующим образом. Устанавливают требуемый режим работы насоса, включают излучатель звуковых колебаний 3 (на монохроматическом или шумовом режиме излучения) и производят замер звуковых давлений датчиками 5, 6 и разности фаз между указанными звуковыми давлениями. После чего изменяют либо частоту излучения (при монохроматическом режиме излучения), либо частоту анализа звуковых колебаний (при шумовом режиме излучения). По результатам измерений определяют действительную и мнимую часть акустического импеданса. При этом расстояние от вспомогательного источника колебаний до датчика в точке 1 должно быть не менее двух калибров, расстояние от исследуемого препятствия до датчика в точке 2 также должно быть не менее двух калибров, частотный диапазон определения акустического импеданса задается следующими условиями:The method is as follows. Set the required operating mode of the pump, turn on the emitter of sound vibrations 3 (in the monochromatic or noise mode of radiation) and measure the sound pressures with sensors 5, 6 and the phase difference between the indicated sound pressures. After that, either the radiation frequency (with a monochromatic radiation mode) is changed, or the frequency of the analysis of sound vibrations (with a noise radiation mode). According to the measurement results, the real and imaginary parts of the acoustic impedance are determined. In this case, the distance from the auxiliary oscillation source to the sensor at point 1 must be at least two calibers, the distance from the obstacle under investigation to the sensor at point 2 must also be at least two calibers, the frequency range for determining the acoustic impedance is determined by the following conditions:

Figure 00000002
Figure 00000002

где:Where:

fmin, fmax (Гц) - нижняя и верхняя границы частотного диапазона;f min , f max (Hz) - the lower and upper boundaries of the frequency range;

b(м) - расстояние между датчиками звукового давления:b (m) - distance between sound pressure sensors:

с(м/с) - скорость звука в среде, заполняющей трубопровод;s (m / s) is the speed of sound in the medium filling the pipeline;

D(м) - диаметр (калибр) трубы,D (m) - diameter (caliber) of the pipe,

а акустический импеданс определяется из следующих соотношений:and acoustic impedance is determined from the following relationships:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где:Where:

Figure 00000005
- действительная и мнимая часть акустического импеданса соответственно;
Figure 00000005
- the real and imaginary part of the acoustic impedance, respectively;

ρ (кг/м3) - плотность среды, заполняющей трубопровод;ρ (kg / m 3 ) is the density of the medium filling the pipeline;

с (м/с) - скорость звука в среде, заполняющей трубопровод;s (m / s) is the speed of sound in the medium filling the pipeline;

Р1, Р2 (Па) - звуковые давления, измеряемые в точках с координатами х1, х2 соответственно;P 1 , P 2 (Pa) - sound pressure measured at points with coordinates x 1 , x 2, respectively;

Δφ - разность фаз между звуковыми давлениями;Δφ is the phase difference between sound pressures;

Figure 00000006
- волновое число;
Figure 00000006
- wave number;

f(Гц) - частота.f (Hz) is the frequency.

В предлагаемом способе предусмотрена также возможность при помощи излучателя 3 возбуждения звуковых волн как в виде монохроматических, так и в виде шумовых сигналов.The proposed method also provides for the possibility of using the emitter 3 to excite sound waves both in the form of monochromatic and in the form of noise signals.

Применение предложенного способа позволит при помощи простого устройства и за минимальное время проведения испытаний получить значения действительной и мнимой частей акустического импеданса, необходимых для:Application of the proposed method will allow using a simple device and for a minimum test time to obtain the values of the real and imaginary parts of the acoustic impedance necessary for:

- прогнозирования резонансных частот столба перекачиваемой среды в комплексе "насос-система" или "вентилятор (компрессор)-система";- prediction of resonant frequencies of the column of the pumped medium in the complex "pump-system" or "fan (compressor) -system";

- исследования процессов, протекающих в проточных частях насоса (вентилятора).- studies of processes occurring in the flowing parts of the pump (fan).

Claims (3)

1. Способ измерения входного комплексного акустического импеданса, заключающийся в том, что в трубопроводе, подсоединенном к измеряемому объекту, возбуждают при помощи источника колебаний звуковые волны, измеряют при помощи датчиков звуковые давления в первом и втором разнесенных по длине трубопровода сечениях и определяют действительную и мнимую части импеданса, отличающийся тем, что для определения действительной и мнимой частей импеданса при возбуждении звуковых волн и измерения звуковых давлений в указанных сечениях, первое из которых расположено на расстоянии не менее двух калибров от источника колебаний, а второе на таком же расстоянии от измеряемого объекта, дополнительно измеряют разность фаз между звуковыми давлениями в первом и во втором сечениях, изменяют либо частоту анализа, либо частоту излучения и повторяют процедуру измерения, после чего, используя измеренные значения звуковых давлений, разности фаз, скорости звука и расстояния между датчиками применяют следующие выражения:1. The method of measuring the input complex acoustic impedance, which consists in the fact that in the pipeline connected to the measured object, sound waves are excited using a vibration source, sound pressure is measured using sensors in the first and second sections spaced along the length of the pipe, and the real and imaginary parts of the impedance, characterized in that for determining the real and imaginary parts of the impedance when exciting sound waves and measuring sound pressures in these sections, the first of s located at a distance of at least two calibers from the source of oscillations, and the second at the same distance from the measured object, the phase difference between the sound pressures in the first and second sections is additionally measured, either the analysis frequency or the radiation frequency is changed and the measurement procedure is repeated, after why, using the measured values of sound pressures, phase differences, sound velocity and distance between the sensors, the following expressions are used:
Figure 00000007
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000008
гдеWhere
Figure 00000009
- действительная и мнимая часть акустического импеданса соответственно;
Figure 00000009
- the real and imaginary part of the acoustic impedance, respectively;
ρ - (кг/м3) плотность среды, заполняющей трубопровод;ρ - (kg / m 3 ) the density of the medium filling the pipeline; с (м/с) - скорость звука в среде, заполняющей трубопровод;s (m / s) is the speed of sound in the medium filling the pipeline; Р1, Р2 (Па) - звуковые давления, измеряемые в точках с координатами х1, х2 соответственно;P 1 , P 2 (Pa) - sound pressure measured at points with coordinates x 1 , x 2, respectively; Δφ - разность фаз между звуковыми давлениями;Δφ is the phase difference between sound pressures;
Figure 00000010
- волновое число;
Figure 00000010
- wave number;
f (Гц) - частота,f (Hz) - frequency, причем частотный диапазон определения импеданса задают следующими условиями:moreover, the frequency range for determining the impedance is set by the following conditions:
Figure 00000011
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000012
гдеWhere fmin, fmax (Гц) - нижняя и верхняя границы частотного диапазона;f min , f max (Hz) - the lower and upper boundaries of the frequency range; b (м) - расстояние между датчиками звукового давления:b (m) - distance between sound pressure sensors: D (м) - диаметр (калибр) трубы.D (m) - diameter (caliber) of the pipe.
2. Способ измерения входного комплексного акустического импеданса по п.1, отличающийся тем, что звуковые волны возбуждают в виде монохроматических сигналов.2. The method of measuring the input complex acoustic impedance according to claim 1, characterized in that the sound waves excite in the form of monochromatic signals. 3. Способ измерения входного комплексного акустического импеданса по п.1, отличающийся тем, что звуковые волны возбуждают в виде шумового сигнала.3. The method of measuring the input complex acoustic impedance according to claim 1, characterized in that the sound waves excite in the form of a noise signal.
RU2004127254/06A 2004-09-14 2004-09-14 Method of measuring input complex acoustic impedance RU2282160C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004127254/06A RU2282160C2 (en) 2004-09-14 2004-09-14 Method of measuring input complex acoustic impedance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004127254/06A RU2282160C2 (en) 2004-09-14 2004-09-14 Method of measuring input complex acoustic impedance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004127254A RU2004127254A (en) 2006-02-27
RU2282160C2 true RU2282160C2 (en) 2006-08-20

Family

ID=36114154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004127254/06A RU2282160C2 (en) 2004-09-14 2004-09-14 Method of measuring input complex acoustic impedance

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282160C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112816940B (en) * 2020-12-23 2023-06-06 中国船舶重工集团有限公司第七一0研究所 Target distance estimation method and device based on sound pressure and particle vibration velocity

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004127254A (en) 2006-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101809420B (en) Noninvasive fluid density and viscosity measurement
US6412354B1 (en) Vibrational forced mode fluid property monitor and method
US5623421A (en) Monitoring pressurized vessels for leaks, ruptures or hard hits
KR20140009136A (en) Multiphase fluid characterization system
CN107636423B (en) Method for determining the resonant frequency of a pipe wall and clamping-type ultrasonic flow measuring device
US20170328751A1 (en) Method for detection of pipeline vibrations and measuring instrument
RU2004112559A (en) METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING LIQUID-FILLED AREAS IN A MEDIUM BASED ON BOUNDARY WAVES DISTRIBUTING THROUGH THEIR SURFACES
RU2007147006A (en) MEASURING DEVICES BUILT INTO THE PIPELINE AND METHOD FOR COMPENSATING MEASUREMENT ERRORS IN MEASURING DEVICES BUILT INTO THE PIPELINE
JPH05113359A (en) Method and device for measuring fluid flow rate
RU2282160C2 (en) Method of measuring input complex acoustic impedance
JP6364742B2 (en) Structure diagnosis apparatus, structure diagnosis method, and program
JPWO2014157539A1 (en) Defect analysis apparatus, defect analysis method and program
HU214537B (en) Method and apparatus for measuring length
CN110133665A (en) A kind of Doppler measurement method of the ultrasonic transducer based on envelope
RU2734724C1 (en) Vibroacoustic method of assessing technical condition of conducting engineering utilities
CN101595372A (en) The method and the corresponding instrument of operation vibratory measuring instrument
JPH11142280A (en) Pipe-line inspecting method
JP5841027B2 (en) Inspection apparatus and inspection method
RU2197679C2 (en) Method for locating leak points on liquid-carrying pipeline
Pavić Experimental identification of physical parameters of fluid-filled pipes using acoustical signal processing
RU2783855C1 (en) Method for determining the liquid level in the annular space of the well
RU2194977C2 (en) Method of estimation of state of pipe line wall
JP2020056639A (en) Pressure measuring device
GB2554286A (en) State assessment device, state assessment method, and program recording medium
EP2815220B1 (en) A pressure measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130915