RU2403545C1 - Device for determining static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects - Google Patents
Device for determining static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2403545C1 RU2403545C1 RU2009127185/28A RU2009127185A RU2403545C1 RU 2403545 C1 RU2403545 C1 RU 2403545C1 RU 2009127185/28 A RU2009127185/28 A RU 2009127185/28A RU 2009127185 A RU2009127185 A RU 2009127185A RU 2403545 C1 RU2403545 C1 RU 2403545C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- inputs
- pneumatic
- outputs
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения статических и динамических характеристик газодинамических объектов, например, аэрометрических преобразователей, преобразователей давлений, расходов (скоростей), воздухозаборников, газовоздушных трактов авиационного двигателя и др.The invention relates to the field of measuring technology and can be used to determine the static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects, for example, aerometric transducers, pressure transducers, flow rates (speeds), air intakes, air ducts of an aircraft engine, etc.
Для снятия статических и динамических характеристик газодинамических объектов известны различные варианты технических решений построения устройств. Для определения статических характеристик в большинстве случаев применяется устройство, обеспечивающее плавное воспроизведение и регистрацию скоростей и давлений в заданном диапазоне исследования и испытаний газодинамических объектов, как это описано в работе: Прикладная аэродинамика / Под ред. Краснова Н.Ф. Учеб. пособие для втузов. М.: Высш. школа, 1974. - С.139-145 - [1]. Наиболее широко при исследовании динамических характеристик используется метод определения переходных характеристик как реакции на тестовое воздействие типа скачка, рассмотренный в работе: Методы и средства измерения давлений в аэродинамических трубах (по материалам иностранной печати за 1962-1972 гг.) Обзоры. Переводы. Рефераты. ОНТИ ЦАГИ, 1972. - С.38-50 - [2]. Недостатком этого метода является сложность установления связи между конструктивными параметрами исследуемого объекта и его динамическими характеристиками, а именно рабочей полосой частот. Поэтому более предпочтительным в рамках решения задачи параметрического синтеза газодинамических объектов является получение динамических характеристик как реакции на тестовое воздействие в виде гармонического сигнала.To remove the static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects, various variants of technical solutions for constructing devices are known. To determine the static characteristics in most cases, a device is used that provides smooth playback and registration of speeds and pressures in a given range of research and testing of gas-dynamic objects, as described in: Applied aerodynamics / Ed. Krasnova N.F. Textbook allowance for technical colleges. M .: Higher. School, 1974. - S.139-145 - [1]. Most widely in the study of dynamic characteristics, the method of determining the transient characteristics as a reaction to a test action of a jump type, considered in the work, is used: Methods and means of measuring pressure in wind tunnels (based on foreign press materials for 1962-1972) Reviews. Translations. Abstracts. ONTI TSAGI, 1972. - S.38-50 - [2]. The disadvantage of this method is the difficulty of establishing a connection between the structural parameters of the object under study and its dynamic characteristics, namely the working frequency band. Therefore, in the framework of solving the problem of parametric synthesis of gas-dynamic objects, it is preferable to obtain dynamic characteristics as a reaction to the test effect in the form of a harmonic signal.
К группе аналогов заявленного технического решения относятся устройства, защищенные авторскими свидетельствами СССР №1180566, №1216689.The group of analogues of the claimed technical solution includes devices protected by copyright certificates of the USSR No. 1180566, No. 1216689.
Устройство для генерации пульсаций в потоке рабочей среды по А.С. №1180566 F15B 21/12, опубликованному в бюл.35 23.09.85 - [3], имеет следующую совокупность существенных признаков: корпус с установленными в нем последовательно двумя прерывателями потока, выполненными в виде обратных клапанов, имеющих одинаковые частотные характеристики, емкость баластировочной среды, которая соединена через запорный орган с рабочим каналом, датчик давления, установленный в рабочем канале и связанный через регулятор с запорным органом. Поток газа, протекая через рабочий канал, вызывает обратно-поступательные движения двух прерывателей, что приводит к возникновению пульсаций расхода на выходе рабочего канала.A device for generating ripples in the flow of a working medium according to A.S. No. 1180566 F15B 21/12, published in Bul. 35 09/23/85 - [3], has the following set of essential features: a housing with two flow breakers installed in series in it, made in the form of check valves having the same frequency characteristics, the capacity of the balancing medium , which is connected through a locking body to the working channel, a pressure sensor installed in the working channel and connected through the regulator to the locking body. The gas flow, flowing through the working channel, causes the back and forth movements of the two breakers, which leads to the appearance of flow pulsations at the output of the working channel.
Газовый пульсатор для динамической градуировки датчиков давления по А.С. №1216689 G01L 27/00, опубликованному в бюл. №9 07.03.86 - [4], имеет следующую совокупность существенных признаков: рабочую камеру с устанавливаемыми на ней датчиками давления, один из которых является образцовым, источник статического давления, сопло, дисковый прерыватель газового потока с пазами и выступами. Дисковый прерыватель потока газа снабжен чередующимися равномерно распределенными по его цилиндрической поверхности выступами и пазами одинаковой длины. Ось вращения прерывателя расположена в плоскости, перпендикулярной оси сопла, внутренний край которого выполнен по форме цилиндрической поверхности дискового прерывателя. Верхний край отверстия сопла выполнен по касательной к цилиндрической поверхности прерывателя газового потока. Сопло расположено относительно дискового прерывателя так, что внутренний край его охватывает прерыватель, а передняя стенка выступа прерывателя расположена в плоскости, параллельной радиальной плоскости диска прерывателя, и смещена в сторону вращения на 0,1-0,2 длины паза.Gas pulsator for dynamic calibration of pressure sensors according to A.S. No. 1216689 G01L 27/00, published in bull. No. 9 07.03.86 - [4], has the following set of essential features: a working chamber with pressure sensors installed on it, one of which is an exemplary one, a static pressure source, a nozzle, a gas flow disc interrupter with grooves and protrusions. The disk chopper of the gas flow is equipped with alternating protrusions and grooves of equal length evenly distributed over its cylindrical surface. The axis of rotation of the chopper is located in a plane perpendicular to the axis of the nozzle, the inner edge of which is made in the form of a cylindrical surface of the disk chopper. The upper edge of the nozzle opening is tangent to the cylindrical surface of the gas flow interrupter. The nozzle is located relative to the disk chopper so that the inner edge of it covers the chopper, and the front wall of the protrusion of the chopper is located in a plane parallel to the radial plane of the chopper disk, and is shifted in the direction of rotation by 0.1-0.2 of the groove length.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению, взятым за прототип, является измеритель потока разреженного газа по А.С. №439701 G01F 1/00, опубликованному в бюл. №30 15.08.74 - [5], состоящий из корпуса в виде трубы, в которой установлен модулятор потока, состоящий из вращающейся заслонки в виде диска, установленного на опорах, механически связанного с электроприводом, и измерительного преобразователя. При работе электропривод заставляет вращаться заслонку. Вращаясь, заслонка изменяет поперечное сечение канала трубы, по которой проходит газ, колебание скорости которого изменяется по гармоническому закону.The closest in technical essence to the claimed technical solution, taken as a prototype, is a rarefied gas flow meter according to A.S. No. 439701 G01F 1/00, published in bull. No. 30 08/15/74 - [5], consisting of a body in the form of a pipe, in which a flow modulator is installed, consisting of a rotating shutter in the form of a disk mounted on supports, mechanically connected to the electric drive, and a measuring transducer. During operation, the electric drive causes the flapper to rotate. Rotating, the damper changes the cross section of the pipe channel through which the gas passes, the fluctuation of the velocity of which changes in harmonic law.
Основным недостаткам прототипа является то, что модулятор потока не позволяет формировать тестовое воздействие по колебаниям скорости воздушного потока на срезе трубы строго синусоидальной формы. Причиной отклонения тестовых сигналов от гармонической формы является возникновение скачка давления в период ортогонального положения заслонки воздушному потоку, т.к. в периоды, предшествующие и последующие ортогональному положению относительно вектора воздушного потока перед заслонкой, вследствие полного торможения потока возникает скачок давления. Это приводит к погрешности при обработке первичных сигналов, которые вызывают искажение амплитудно-частотной характеристики исследуемого газодинамического объекта. Кроме того, в прототипе отсутствует возможность исследования статических и динамических характеристик газодинамических объектов в безрасходном и расходном режимах. Все это определяет низкую эффективность устройства.The main disadvantages of the prototype is that the flow modulator does not allow to form a test effect by fluctuations in the air flow velocity at the pipe section of a strictly sinusoidal shape. The reason for the deviation of the test signals from the harmonic shape is the occurrence of a pressure jump during the period of the orthogonal position of the damper to the air flow, because in the periods preceding and following the orthogonal position relative to the airflow vector in front of the damper, a pressure jump occurs due to complete deceleration of the flow. This leads to an error in the processing of primary signals, which cause distortion of the amplitude-frequency characteristics of the investigated gas-dynamic object. In addition, in the prototype there is no possibility of studying the static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects in waste-free and flow modes. All this determines the low efficiency of the device.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение, заключается в повышении эффективности устройства: повышении точности, расширении функциональных возможностей, а также повышении надежности функционирования.The technical result, to which the claimed solution is directed, is to increase the efficiency of the device: improving accuracy, expanding functionality, as well as increasing the reliability of operation.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения статических и динамических характеристик газодинамических объектов, состоящем из корпуса аэродинамической трубы в виде трубопровода, в котором установлен модулятор потока, состоящий из вращающейся заслонки в виде диска, установленного на опорах, механически связанного с электроприводом, и измерительного преобразователя перепада давлений, новым является то, в структуру устройства дополнительно введены канал формирования тестовых воздействий, канал измерения параметров тестовых воздействий, канал контроля параметров исследуемого объекта, канал предварительной цифровой обработки, цифровой канал управления работой устройства, причем пневматический выход канала формирования тестовых воздействий соединен с пневматическим входом канала измерения параметров тестовых воздействий, пневматический выход которого направлен на исследуемый объект, пневматические выходы которого являются входами канала контроля параметров исследуемого объекта, а электрические выходы совместно с электрическими выходами канала измерения параметров тестовых воздействий подсоединены ко входам канала предварительной цифровой обработки, выходы которого подключены ко входам цифрового канала управления работой устройства, при этом первый и второй выходы этого канала подключены к первому и второму входам канала формирования тестовых воздействий, третий выход подсоединен к управляющему входу первого электропневмоклапана канала измерения параметров тестовых воздействий, а четвертый выход ко второму электропневмоклапану канала контроля параметров исследуемого объекта.The technical result is achieved in that in a device for determining the static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects, consisting of a wind tunnel body in the form of a pipeline, in which a flow modulator is installed, consisting of a rotary valve in the form of a disk mounted on supports, mechanically connected to the electric drive, and differential pressure measuring transducer, new is the fact that the channel for generating test actions, the channel for measuring pa meters of test actions, the channel for controlling the parameters of the test object, the channel for preliminary digital processing, the digital channel for controlling the operation of the device, and the pneumatic output of the channel for generating test actions is connected to the pneumatic input of the channel for measuring parameters of test effects, the pneumatic output of which is directed to the test object, the pneumatic outputs of which are the inputs of the control channel of the parameters of the studied object, and the electrical outputs in conjunction with the electrical outputs the channels of the channel for measuring the parameters of the test actions are connected to the inputs of the channel for preliminary digital processing, the outputs of which are connected to the inputs of the digital channel for controlling the operation of the device, while the first and second outputs of this channel are connected to the first and second inputs of the channel for generating test actions, the third output is connected to the control input the first electro-pneumatic valve of the channel for measuring the parameters of the test actions, and the fourth output to the second electro-pneumatic valve of the channel for controlling the parameters ssleduemogo object.
Канал формирования тестовых воздействий состоит из формирующей части корпуса аэродинамической трубы, в которой расположены система модуляции потока, выполненная из двух связанных между собой механической передачей первой и второй заслонок, пространственно ортогональных друг другу и размещенных в рабочем и стравливающем каналах формирующей части корпуса аэродинамической трубы с возможностью их максимального перекрытия, и формирователь потока, находящийся в створе корпуса аэродинамической трубы, преобразователя частоты вращения, механически связанного с системой модуляции, блока управления электроприводом системы модуляции, блока управления приводом формирователя потока. При этом входами канала формирования тестовых воздействий являются первый вход, соединенный с блоком управления электроприводом системы модуляции, и второй вход, соединенный с блоком управления приводом формирователя потока, а выходами являются электрический выход с преобразователя частоты вращения системы модуляции и пневматический выход с формирующей части корпуса аэродинамической трубы, подсоединенный к измерительной части корпуса аэродинамической трубы.The channel for generating test actions consists of the forming part of the wind tunnel body, in which the flow modulation system is located, made of two interconnected mechanical transmission of the first and second shutters spatially orthogonal to each other and placed in the working and bleeding channels of the forming part of the wind tunnel body with the possibility of their maximum overlap, and the flow former located in the alignment of the wind tunnel body, speed converter, m mechanically linked to the modulation system control unit electrically modulation system driven generator unit flow control. In this case, the inputs of the channel for generating test actions are the first input connected to the control unit of the electric drive of the modulation system, and the second input connected to the control unit of the drive of the flow former, and the outputs are the electrical output from the frequency converter of the modulation system and the pneumatic output from the forming part of the aerodynamic body pipes connected to the measuring part of the wind tunnel body.
В состав канала измерения параметров тестовых воздействий входят измерительная часть корпуса аэродинамической трубы, включающая в себя сужающее устройство, выравниватель потока, датчик абсолютного давления, сообщенный посредством пневматического канала связи с приемным отверстием статического давления измерительной части аэродинамической трубы, датчик скорости, электроизмерительные схемы которого подсоединены соответственно к измерительному анемочувствительному элементу, расположенному на выходе измерительной части аэродинамической трубы, и компенсационному анемочувствительному элементу, расположенному в глухой камере аэродинамической трубы, задатчик эталонной скорости потока аэродинамической трубы, подключенный через первый электропневмоклапан посредством пневматических каналов связи к приемным отверстиям статического давления и динамического давления критического сечения сужающего устройства, формирующим перепад давления, пропорциональный скорости воздушного потока на срезе аэродинамической трубы, которые также подключены к датчику пульсирующего давления. При этом пневматическим входом канала измерения параметров тестовых воздействий является пневматический выход с канала формирования тестовых воздействий, выходами являются пневматический выход со среза корпуса аэродинамической трубы на исследуемый объект и электрические выходы со всех датчиков, подсоединенные ко входам канала предварительной цифровой обработки.The channel for measuring the parameters of the test actions includes the measuring part of the wind tunnel body, which includes a constricting device, a flow equalizer, an absolute pressure sensor communicated through a pneumatic communication channel with a static pressure receiving port of the measuring part of the wind tunnel, a speed sensor, the electrical measuring circuits of which are connected respectively to the measuring anemosensitive element located at the exit of the measuring part to the aerodynamics of the test tube, and a compensating anemosensitive element located in the blind chamber of the wind tunnel, the reference unit of the reference flow velocity of the wind tunnel, connected through the first electro-pneumatic valve through pneumatic communication channels to the receiving holes of static pressure and dynamic pressure of the critical section of the narrowing device, forming a pressure drop proportional to the speed of the air flow at the end of the wind tunnel, which are also connected to the pulsating sensor of pressure. In this case, the pneumatic input of the channel for measuring the parameters of the test effects is the pneumatic output from the channel for generating the test effects, the outputs are the pneumatic output from the cut of the wind tunnel body to the object under study and the electrical outputs from all sensors connected to the inputs of the preliminary digital processing channel.
Канал контроля параметров исследуемого объекта содержит комплект измерительных датчиков контролируемых параметров, состоящий из дифференциального датчика давления, пневматическими входами которого являются пневматические каналы связи исследуемого объекта, датчика скорости, электроизмерительные схемы которого подсоединены соответственно к измерительному и компенсационному анемочувствительным элементам, при этом выходы всех датчиков подсоединены ко входам канала предварительной цифровой обработки.The channel for monitoring the parameters of the studied object contains a set of measuring sensors of controlled parameters, consisting of a differential pressure sensor, the pneumatic inputs of which are the pneumatic communication channels of the studied object, a speed sensor, the electrical measuring circuits of which are connected respectively to the measuring and compensation anemosensitive elements, while the outputs of all sensors are connected to the inputs of the preliminary digital processing channel.
В канал контроля параметров исследуемого объекта дополнительно введен электропневмоклапан, расположенный в шунтирующем канале, сообщенном пневматическими каналами связи с исследуемым объектом и с одним из входов дифференциального датчика давления, и снабженном глухой камерой, в которой расположен компенсационный анемочувствительный элемент датчика скорости канала контроля параметров исследуемого объекта, причем измерительный анемочувствительный элемент расположен непосредственно в шунтирующем канале.An electro-pneumatic valve is additionally introduced into the channel for monitoring the parameters of the object under study located in the shunt channel, which is connected by pneumatic communication channels with the object under study and with one of the inputs of the differential pressure sensor, and equipped with a blind chamber, in which there is an anemic-compensating element for the speed sensor of the channel for monitoring the parameters of the object under study moreover, the measuring anemosensitive element is located directly in the shunt channel.
Канал предварительной цифровой обработки содержит последовательно соединенные между собой мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, устройство обработки информации. Первый, второй, третий, четвертый и пятый входы этого канала подключены соответственно к выходам задатчика эталонной скорости (давлений), датчика пульсирующего перепада давлений, датчика абсолютного давления и к первому и второму выходам датчика скорости канала измерения параметров тестовых воздействий, а шестой, седьмой и восьмой входы подключены соответственно к выходу дифференциального датчика давления и к первому и второму выходам датчика скорости канала контроля параметров исследуемого объекта. Девятый вход канала предварительной цифровой обработки, подключенный ко второму входу устройства обработки информации, соединен с третьим выходом канала формирования тестовых воздействий. Цифровые выходы канала предварительной цифровой обработки магистральной шиной соединены со входами цифрового канала управления работой устройства.The preliminary digital processing channel contains a multiplexer, an analog-to-digital converter, and an information processing device connected in series with each other. The first, second, third, fourth and fifth inputs of this channel are connected respectively to the outputs of the reference speed setter (s), pulsating differential pressure sensor, absolute pressure sensor and to the first and second outputs of the speed sensor of the channel for measuring the parameters of test actions, and the sixth, seventh and the eighth inputs are connected respectively to the output of the differential pressure sensor and to the first and second outputs of the speed sensor of the channel for monitoring the parameters of the object under study. The ninth input of the preliminary digital processing channel connected to the second input of the information processing device is connected to the third output of the channel for generating test actions. The digital outputs of the digital pre-processing channel of the main bus are connected to the inputs of the digital control channel of the device.
Цифровой канал управления работой устройства содержит блок управления электропневмоклапанами, блок управления канала формирования тестовых воздействий и персональный компьютер. Входами цифрового канала управления работой устройства являются входы блока управления электропневмоклапанами, блока управления канала формирования тестовых воздействий и блока сопряжения с персональным компьютером, соединенные с выходом устройства обработки информации канала предварительной цифровой обработки, а выходами являются первый и второй выходы канала, подсоединенные к первому и второму входам канала формирования тестовых воздействий, и третий и четвертый выходы канала, подключенные к управляющим входам первого и второго электропневмоклапанов.The digital channel for controlling the operation of the device comprises a control unit for electro-pneumatic valves, a control unit for the channel for generating test actions and a personal computer. The inputs of the digital channel for controlling the operation of the device are the inputs of the control unit for electro-pneumatic valves, the control unit for the channel for generating test actions and the interface unit with a personal computer connected to the output of the information processing device for the preliminary digital processing channel, and the outputs are the first and second outputs of the channel connected to the first and second the inputs of the channel for generating test actions, and the third and fourth outputs of the channel connected to the control inputs of the first and second of solenoid.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурно-функциональная схема устройства, гдеThe invention is illustrated in the drawing, which presents a structural-functional diagram of the device, where
1 - канал формирования тестовых воздействий;1 - channel for the formation of test effects;
2 - канал измерения параметров тестовых воздействий;2 - channel for measuring the parameters of test effects;
3 - канал контроля параметров исследуемого объекта;3 - channel control parameters of the investigated object;
4 - канал предварительной цифровой обработки;4 - channel preliminary digital processing;
5 - цифровой канал управления работой устройства;5 - digital channel for controlling the operation of the device;
6 - исследуемый объект;6 - the investigated object;
7, 8 - пневматические каналы связи;7, 8 - pneumatic communication channels;
9 - первый электропневмоклапан;9 - the first electro-pneumatic valve;
10 - второй электропневмоклапан;10 - the second electro-pneumatic valve;
11 - формирующая часть корпуса аэродинамической трубы;11 - forming part of the body of the wind tunnel;
12 - система модуляции;12 - modulation system;
13 - формирователь потока;13 - flow former;
14 - преобразователь частоты вращения;14 - speed converter;
15 - блок управления электроприводом системы модуляции;15 - control unit electric modulation system;
16 - блок управления приводом формирователя потока;16 - control unit drive shaper flow;
17 - механическая передача;17 - mechanical transmission;
18 - первая заслонка;18 - the first shutter;
19 - вторая заслонка;19 - the second shutter;
20 - рабочий канал;20 - working channel;
21 - стравливающий канал;21 - bleeding channel;
22 - измерительная часть корпуса аэродинамической трубы;22 - measuring part of the body of the wind tunnel;
23 - сужающее устройство;23 - narrowing device;
24 - выравниватель потока;24 - flow equalizer;
25 - датчик абсолютного давления;25 - absolute pressure sensor;
26 - пневматический канал связи;26 - pneumatic communication channel;
27 - приемное отверстие статического давления;27 - a receiving opening of static pressure;
28 - датчик скорости канала измерения параметров тестовых воздействий;28 - speed sensor channel measuring the parameters of the test effects;
29 - электроизмерительная схема компенсационного АЧЭ;29 is an electrical measuring circuit of compensation AEC;
30 - электроизмерительная схема измерительного АЧЭ;30 is an electrical measuring circuit measuring AChE;
31 - измерительный анемочувствительный элемент канала измерения параметров тестовых воздействий;31 - measuring anemosensitive element of the channel for measuring parameters of test effects;
32 - компенсационный анемочувствительный элемент канала измерения параметров тестовых воздействий;32 - compensation anemosensitive element of the channel for measuring the parameters of the test effects;
33 - глухая полость аэродинамической трубы;33 - a hollow cavity of the wind tunnel;
34 - задатчик эталонной скорости (давлений);34 - reference speed controller (pressures);
35 - пневматический канал связи;35 - pneumatic communication channel;
36 - приемное отверстие динамического давления;36 - receiving hole dynamic pressure;
37 - критическое сечение сужающего устройства;37 is a critical section of a constricting device;
38 - срез аэродинамической трубы;38 - a section of a wind tunnel;
39 - датчик пульсирующего перепада давлений;39 - sensor pulsating differential pressure;
40 - дифференциальный датчик давления;40 - differential pressure sensor;
41 - датчик скорости канала контроля параметров исследуемого объекта;41 - speed sensor channel control parameters of the investigated object;
42 - электроизмерительная схема компенсационного анемочувствительного элемента;42 is an electrical measuring circuit of a compensating anemosensitive element;
43 - электроизмерительная схема измерительного анемочувствительного элемента;43 is an electrical measuring circuit measuring anemosensitive element;
44 - измерительный анемочувствительный элемент;44 - measuring anemosensitive element;
45 - шунтирующий канал;45 - shunt channel;
46 - компенсационный чувствительный элемент;46 - compensation sensing element;
47 - глухая полость шунтирующего канала;47 - a blind cavity of the shunt channel;
48 - мультиплексор;48 - multiplexer;
49 - аналого-цифровой преобразователь;49 - analog-to-digital Converter;
50 - устройство обработки информации;50 - information processing device;
51 - блок управления электропневмоклапанами;51 - control unit electro-pneumatic valves;
52 - блок управления канала формирования тестовых воздействий;52 - control unit of the channel for generating test actions;
53 - персональный компьютер;53 - personal computer;
54 - блок сопряжения с персональным компьютером54 - unit for interfacing with a personal computer
Конструктивное выполнение основных блоков раскрыто на чертеже.The structural implementation of the main blocks is disclosed in the drawing.
Устройство для определения статических и динамических характеристик газодинамических объектов включает в себя канал 1 формирования тестовых воздействий, канал 2 измерения параметров тестовых воздействий, канал 3 контроля параметров исследуемого объекта, канал 4 предварительной цифровой обработки, цифровой канал 5 управления работой устройства. Пневматический выход канала 1 формирования тестовых воздействий соединен с пневматическим входом канала 2 измерения параметров тестовых воздействий, пневматический выход которого направлен на исследуемый объект 6. Пневматические выходы исследуемого объекта 6 являются входами пневматических каналов связи 7 и 8, которые соединены с пневматическими входами канала 3 контроля параметров исследуемого объекта. Электрические выходы канала 3 контроля параметров исследуемого объекта совместно с электрическими выходами канала 2 измерения параметров тестовых воздействий подсоединены ко входам канала 4 предварительной цифровой обработки. Выходы канала 4 подключены ко входам цифрового канала 5 управления работой устройства. При этом первый и второй выходы канала 5 подключены к первому и второму входам канала 1 формирования тестовых воздействий. Третий выход подсоединен к управляющему входу первого 9 электропневмоклапана канала 2 измерения параметров тестовых воздействий, а четвертый выход ко второму 10 электропневмоклапану канала 3 контроля параметров исследуемого объекта.A device for determining the static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects includes a channel 1 for generating test actions, a channel 2 for measuring parameters of the test effects, a channel 3 for controlling the parameters of the test object, a channel 4 for preliminary digital processing, a digital channel 5 for controlling the operation of the device. The pneumatic output of the channel 1 for generating test actions is connected to the pneumatic input of the channel 2 for measuring the parameters of the test effects, the pneumatic output of which is directed to the test object 6. The pneumatic outputs of the test object 6 are inputs of the pneumatic communication channels 7 and 8, which are connected to the pneumatic inputs of the channel 3 of parameter control the investigated object. The electrical outputs of channel 3 for monitoring the parameters of the object under study, together with the electrical outputs of channel 2 for measuring parameters of test effects, are connected to the inputs of channel 4 for preliminary digital processing. The outputs of channel 4 are connected to the inputs of the digital channel 5 control the operation of the device. In this case, the first and second outputs of channel 5 are connected to the first and second inputs of channel 1 of the formation of test actions. The third output is connected to the control input of the first 9 electro-pneumatic valve of the channel 2 for measuring the parameters of the test effects, and the fourth output to the second 10 electro-pneumatic valve of the channel 3 for controlling the parameters of the test object.
Канал 1 формирования тестовых воздействий состоит из формирующей части 11 корпуса аэродинамической трубы, в которой расположены система 12 модуляции потока и формирователь потока 13, находящийся в створе корпуса аэродинамической трубы, из преобразователя 14 частоты вращения, механически связанного с системой модуляции 12, блока 15 управления электроприводом системы модуляции и блока 16 управления приводом формирователя потока. Система модуляции выполнена из двух связанных между собой механической передачей 17 первой 18 и второй 19 заслонок. Первая заслонка 18, расположенная в рабочем канале 20, пространственно ортогональна второй заслонке 19, расположенной в стравливающем 21 канале. Внешний контур заслонок соприкасается с внутренним контуром поверхностей канала размещения. Управляющий вход системы модуляции 12 подсоединен к выходу блока 15 управления электроприводом системы модуляции, выход системы 12 подключен ко входу преобразователя 14 частоты вращения. Входами канала 1 формирования тестовых воздействий являются первый вход, соединенный с блоком 15 управления электроприводом системы модуляции, и второй вход, соединенный с блоком 16 управления приводом формирователя потока 13. Выходами канала являются электрический выход с преобразователя 14 частоты вращения системы модуляции и пневматический выход с формирующей части 11 корпуса аэродинамической трубы, подсоединенный к измерительной части 22 корпуса аэродинамической трубы.The channel 1 for generating test actions consists of a forming part 11 of the wind tunnel body, in which the flow modulation system 12 and a flow former 13 located in the alignment of the wind tunnel are located, from a speed converter 14 mechanically connected to the modulation system 12, of the electric drive control unit 15 modulation system and block 16 control the drive of the flow former. The modulation system is made of two interconnected mechanical transmission 17 of the first 18 and second 19 shutters. The first shutter 18 located in the working channel 20 is spatially orthogonal to the second shutter 19 located in the bleed 21 channel. The outer contour of the dampers is in contact with the inner contour of the surfaces of the channel placement. The control input of the modulation system 12 is connected to the output of the control unit 15 of the electric drive of the modulation system, the output of the system 12 is connected to the input of the speed converter 14. The inputs of the channel 1 for generating test actions are the first input connected to the control unit 15 of the electric drive of the modulation system, and the second input connected to the control unit 16 of the drive of the flow former 13. The channel outputs are an electrical output from the frequency converter 14 of the modulation system and a pneumatic output with part 11 of the body of the wind tunnel connected to the measuring part 22 of the body of the wind tunnel.
Канал 2 измерения параметров тестовых воздействий состоит из измерительной части 22 корпуса аэродинамической трубы, включающей в себя сужающее устройство 23, выравниватель потока 24, датчика 25 абсолютного давления, сообщенного пневматическим каналом связи 26 с приемным отверстием 27 статического давления аэродинамической трубы, датчика скорости 28. Электроизмерительные схемы 29 и 30 датчика скорости 28 подсоединены соответственно к измерительному 31 анемочувствительному элементу, расположенному на выходе измерительной части 22 аэродинамической трубы, и компенсационному 32 анемочувствительному элементу, расположенному в глухой камере 33 аэродинамической трубы, задатчика 34 эталонной скорости потока аэродинамической трубы, подключенного через первый электропневмоклапан 9 посредством пневматических каналов связи 26 и 35 к приемному отверстию 27 статического давления, расположенному после выравнивателя потока 24, и отверстию 36 динамического давления, расположенному в критическом сечении 37 сужающего устройства 23. К этим же каналам связи подсоединены пневматические входы датчика 39 пульсирующего давления. При этом пневматическим входом канала 2 измерения параметров тестовых воздействий является пневматический выход с канала 1 формирования тестовых воздействий. Выходами канала 2 являются пневматический выход со среза 38 корпуса аэродинамической трубы на исследуемый объект 6 и электрические выходы со всех датчиков, подсоединенные ко входам канала 4 предварительной цифровой обработки.Channel 2 for measuring the parameters of the test actions consists of a measuring part 22 of the wind tunnel body, including a constricting device 23, a flow equalizer 24, an absolute pressure sensor 25 communicated by a pneumatic communication channel 26 with a receiving hole 27 of the wind tunnel static pressure, and a speed sensor 28. Electrical the circuits 29 and 30 of the speed sensor 28 are connected respectively to the measuring 31 anemosensitive element located at the output of the measuring part 22 aerodynamic ohm pipe, and compensation 32 anemosensitive element located in the blind chamber 33 of the wind tunnel, the setter 34 of the reference flow velocity of the wind tunnel, connected through the first electro-pneumatic valve 9 via pneumatic communication channels 26 and 35 to the receiving hole 27 of the static pressure located after the flow equalizer 24, and a hole 36 of dynamic pressure located in a critical section 37 of the constricting device 23. To the same communication channels are connected pneumatic inputs of the sensor 39 pulsating pressure. In this case, the pneumatic input of the channel 2 for measuring the parameters of the test actions is the pneumatic output from the channel 1 of the formation of the test actions. The outputs of channel 2 are the pneumatic output from the cut 38 of the wind tunnel body to the test object 6 and the electrical outputs from all sensors connected to the inputs of the channel 4 of preliminary digital processing.
Канал 3 контроля параметров исследуемого объекта 6 содержит комплект измерительных датчиков контролируемых параметров, состоящий из дифференциального датчика 40 давления, пневматическими входами которого являются пневматические каналы связи 7 и 8 исследуемого объекта 6, датчика скорости 41, электроизмерительные схемы 42 и 43 которого подсоединены соответственно к измерительному 44 анемочувствительному элементу, расположенному в шунтирующем канале 45, и компенсационному 46 анемочувствительному элементу, расположенному в глухой камере 47 шунтирующего канала 45. При этом выходы всех датчиков подсоединены ко входам канала 4 предварительной цифровой обработки.Channel 3 control parameters of the investigated object 6 contains a set of measuring sensors of controlled parameters, consisting of a differential pressure sensor 40, the pneumatic inputs of which are the pneumatic communication channels 7 and 8 of the studied object 6, speed sensor 41, electrical circuits 42 and 43 of which are connected respectively to the measuring 44 anemosensitive element located in the shunt channel 45, and a compensation 46 anemosensitive element located in the blind chamber 47 of the shun iruyuschego channel 45. In this case, the outputs of all sensors connected to the inputs of the channel 4 advanced digital processing.
В канал 3 контроля параметров исследуемого объекта 6 дополнительно введен электропневмоклапан 10, конструктивно расположенный в шунтирующем канале 45, вход которого соединен с пневматическим каналом связи 7, а выход с пневматическим каналом связи 8 и с одним из входов дифференциального датчика 40 давления. При этом управляющий вход электропневмоклапана 10 подсоединен к четвертому выходу цифрового канала 5 управления работой устройства.An electro-pneumatic valve 10, structurally located in the shunt channel 45, the input of which is connected to the pneumatic communication channel 7 and the output to the pneumatic communication channel 8 and one of the inputs of the differential pressure sensor 40, is additionally introduced into the channel 3 for controlling the parameters of the test object 6. In this case, the control input of the electro-pneumatic valve 10 is connected to the fourth output of the digital channel 5 for controlling the operation of the device.
Канал 4 предварительной цифровой обработки содержит последовательно соединенные между собой мультиплексор 48, аналого-цифровой преобразователь 49, устройство обработки информации 50. Первый, второй, третий, четвертый и пятый входы канала 4 предварительной цифровой обработки подключены соответственно к выходам задатчика 34 эталонной скорости (давлений), датчика 39 пульсирующего перепада давлений, датчика 25 абсолютного давления и к первому и второму выходам датчика 28 скорости канала 2 измерения параметров тестовых воздействий, а шестой, седьмой и восьмой входы подключены соответственно к выходу дифференциального датчика 40 давления и к первому и второму выходам датчика 41 скорости. Девятый вход канала 4 предварительной цифровой обработки, подключенный ко второму входу устройства 50 обработки информации, соединен с третьим выходом канала 1 формирования тестовых воздействий. Цифровые выходы канала 4 предварительной цифровой обработки магистральной шиной соединены со входами цифрового канала 5 управления работой устройства.Channel 4 pre-digital processing contains series-connected multiplexer 48, analog-to-digital Converter 49, an information processing device 50. The first, second, third, fourth and fifth inputs of channel 4 pre-digital processing are connected respectively to the outputs of the master 34 of the reference speed (pressure) , the sensor 39 of the pulsating differential pressure, the sensor 25 of the absolute pressure and to the first and second outputs of the sensor 28 of the speed of the channel 2 measuring the parameters of the test effects, and the sixth, seventh the second and eighth inputs are connected respectively to the output of the differential pressure sensor 40 and to the first and second outputs of the speed sensor 41. The ninth input of the preliminary digital processing channel 4, connected to the second input of the information processing device 50, is connected to the third output of the channel 1 for generating test actions. The digital outputs of channel 4 of the preliminary digital processing by the main bus are connected to the inputs of the digital channel 5 for controlling the operation of the device.
Цифровой канал 5 управления работой устройства содержит блок 51 управления электропневмоклапанами, блок 52 управления канала формирования тестовых воздействий и персональный компьютер 53. При этом входами цифрового канала 5 управления работой устройства являются входы блока 51 управления электропневмоклапанами, блока 52 управления канала формирования тестовых воздействий и блока 54 сопряжения с персональным компьютером 53, соединенные с выходами канала 4 предварительной цифровой обработки. Первый и второй выходы блока 52 управления канала формирования тестовых воздействий, являющиеся первым и вторым выходом канала 5 управления работой устройства, подключены к первому и второму входам канала 1 формирования тестовых воздействий. Первый и второй выходы блока 51 управления электропневмоклапанами, являющиеся третьим и четвертым выходами цифровой канала 5 управления работой устройства, подсоединены к управляющим входам первого 9 и второго 10 электропневмоклапанов.The digital channel 5 for controlling the operation of the device contains a block 51 for controlling the electro-pneumatic valves, a block 52 for controlling the channel for generating the test actions and a personal computer 53. The inputs of the digital channel 5 for controlling the operation of the device are the inputs for the block 51 for controlling electro-pneumatic valves, the block 52 for controlling the channel for generating the test actions and block 54 interfacing with a personal computer 53 connected to the outputs of channel 4 of preliminary digital processing. The first and second outputs of the control unit 52 of the channel for generating test actions, which are the first and second output of the channel 5 for controlling the operation of the device, are connected to the first and second inputs of the channel 1 for forming the test actions. The first and second outputs of the electric pneumatic valve control unit 51, which are the third and fourth outputs of the digital channel 5 for controlling the operation of the device, are connected to the control inputs of the first 9 and second 10 electro-pneumatic valves.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Устройство позволяет определять как статические (как правило, это зависимость информационного перепада давления на объекте исследования от скорости воздушного потока на срезе аэродинамической трубы), так и динамические (амплитудно-частотные, фазочастотные, амплитудно-фазовые) характеристики объекта исследования.The device allows one to determine both the static (as a rule, this is the dependence of the information pressure drop on the object of study on the air flow velocity at the section of the wind tunnel), and the dynamic (amplitude-frequency, phase-frequency, amplitude-phase) characteristics of the studied object.
Рассмотрим работу устройства при снятии статических характеристик применительно к аэрометрическому преобразователю. С помощью клавиатуры персонального компьютера 53 с помощью задатчика 34 эталонной скорости устанавливается первое из ряда тарировочных значений скорости в диапазоне рабочих скоростей исследуемого объекта. Показания с задатчика 34 эталонной скорости, построенного на базе прецизионного датчика перепада давлений, поступают на монитор персонального компьютера 53. Заданное значение скорости на срезе 38 аэродинамической трубы с помощью формирователя потока 13, управляемого цифровым каналом 5 управления работой устройства, устанавливается посредством блока 16 управления приводом формирователя. Блок 16 регулирует скорость вращения формирователя потока 13 по показаниям датчика 39 пульсирующего перепада давлений, проградуированного в единицах скорости. Входы датчика 39 перепада давлений через электропневмоклапан 9 посредством пневматического канала 35 связи сообщены с критическим сечением 37 сужающего устройства 23, а также с приемным отверстием 27, вписанным в контур аэродинамической трубы и расположенным после выравнивателя 24 структуры потока.Consider the operation of the device when removing the static characteristics in relation to the aerometric sensor. Using the keyboard of a personal computer 53 using the reference speed dial 34, the first of a number of calibration speed values is set in the range of operating speeds of the object under study. The readings from the reference speed setter 34, constructed on the basis of a precision differential pressure sensor, are sent to a personal computer monitor 53. The speed setpoint at the wind tunnel cut 38 using a flow shaper 13 controlled by a digital channel 5 for controlling the operation of the device is set by the drive control unit 16 shaper. Block 16 controls the speed of rotation of the flow former 13 according to the readings of the sensor 39 of the pulsating differential pressure, graduated in units of speed. The inputs of the differential pressure sensor 39 through an electro-pneumatic valve 9 via a pneumatic communication channel 35 are connected with a critical section 37 of the constriction device 23, as well as with a receiving hole 27 inscribed in the wind tunnel circuit and located after the equalizer 24 of the flow structure.
Статические характеристики исследуемого аэрометрического приемника могут определяться в двух режимах: безрасходном (когда информативным сигналом является перепад давления, а расход по пневматическим каналам практически отсутствует) и расходном (когда информативным сигналом является расход, при этом перепад давления пренебрежимо мал). Вид режима определяется работой электропневмоклапана 10, управляемого блоком 51 управления электропневмоклапаном, расположенным в цифровом канале 5 управления работой устройства. При безрасходном режиме электропневмоклапан 10 закрыт. Перепад давления, подаваемый от исследуемого аэрометрического приемника 6 посредством пневматических каналов связи 7 и 8, преобразуется дифференциальным датчиком перепада давлений 40 (с малым быстродействием) в электрический сигнал, подаваемый на один из входов канала 4 предварительной цифровой обработки.The static characteristics of the studied aerometric receiver can be determined in two modes: non-consuming (when the informative signal is the pressure drop, and the flow rate through the pneumatic channels is practically absent) and flow (when the informative signal is the flow rate, while the pressure drop is negligible). The type of mode is determined by the operation of the electro-pneumatic valve 10 controlled by the electro-pneumatic valve control unit 51 located in the digital channel 5 for controlling the operation of the device. In the non-flow mode, the electro-pneumatic valve 10 is closed. The differential pressure supplied from the studied aerometric receiver 6 by means of pneumatic communication channels 7 and 8 is converted by a differential pressure differential sensor 40 (with low speed) into an electrical signal supplied to one of the inputs of the digital preliminary processing channel 4.
Для получения тарировочного значения скорости приемное отверстие 27 посредством пневматического канала связи 26 сообщается с датчиком 25 абсолютного давления, выходной сигнал которого подается на третий вход канала 4 предварительной цифровой обработки.To obtain a calibration speed value, the receiving hole 27 is connected via the pneumatic communication channel 26 to the absolute pressure sensor 25, the output signal of which is supplied to the third input of the digital pre-processing channel 4.
В расходном режиме исследование аэрометрического преобразователя 6 необходимо проводить для оценки возможности его работы с проточными преобразователями перепада давлений в электрический сигнал (тепловые, калориметрические, ультразвуковые, меточные и др.), когда информативным является расход, пропорциональный перепаду давлений на выходе аэрометрического преобразователя 6. Электропневмоклапан 10 переводится в открытое состояние, что приводит к появлению расхода в шунтирующем канале 45, функционально связанном с перепадом давлений Δp=pco-pдо на пневматических каналах связи 7 и 8, поступающих от исследуемого аэрометрического преобразователя 6. В этом случае измерительный 44 и компенсационный 46 анемочувствительные элементы канала 3 контроля параметров исследуемого объекта включены соответственно в электроизмерительные схемы 42 и 43. На выходе этих схем формируется разность напряжений, несущая информацию об измеряемом перепаде давлений в расходном режиме работы исследуемого объекта. Эти сигналы подаются на другие входы канала 4 предварительной цифровой обработки, куда так же как и в безрасходном режиме, подается напряжение с выхода дифференциального датчика 40 перепада давлений, непосредственно измеренного выходного сигнала исследуемого аэрометрического преобразователя 6. Напряжение, пропорциональное заданному значению скорости, и перепад давлений в расходном и безрасходном режимах проходят обработку в канале 4 предварительной цифровой обработки, а именно оцифровываются посредством аналого-цифрового преобразователя 49, далее поступают в блок 50 обработки информации, где осуществляется функциональная обработка сигналов, в соответствии с зависимостьюIn the flow mode, the study of the airmetric transducer 6 must be carried out to assess the possibility of its operation with flow transducers of the differential pressure into an electrical signal (thermal, calorimetric, ultrasonic, tagged, etc.), when the flow is proportional to the differential pressure at the output of the aerometric transmitter 6. Electropneumatic valve 10 is transferred to the open state, which leads to the appearance of a flow rate in the shunt channel 45, functionally related to the pressure drop Δp = p c o -p to on pneumatic communication channels 7 and 8, coming from the studied aerometric transducer 6. In this case, measuring 44 and compensation 46 anemosensitive elements of channel 3 for controlling the parameters of the studied object are included respectively in the electrical measuring circuits 42 and 43. At the output of these circuits, a difference voltage, carrying information about the measured pressure drop in the flow mode of operation of the investigated object. These signals are fed to the other inputs of channel 4 of preliminary digital processing, where, just as in the non-expendable mode, voltage is supplied from the output of the differential pressure sensor 40, the directly measured output signal of the studied aerometric sensor 6. The voltage is proportional to the set value of speed, and the pressure drop in the flow and non-flow modes are processed in channel 4 pre-digital processing, namely, digitized by analog-to-digital conversion of Tell 49, further fed to the information processing unit 50, which carried a functional signal processing, according to the relation
где χ - коэффициент давления, определяемый конструктивными особенностями; g - ускорение свободного падения; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура воздуха.where χ is the pressure coefficient determined by design features; g is the acceleration of gravity; R is the universal gas constant; T is the air temperature.
Полученная информация поступает на входы блока 5 управления работой устройства и далее на персональный компьютер 53. Кроме того, информация с канала 4 предварительной обработки поступает на блок 5 управления работой устройства, состоящий из блока 51 управления электропневмоклапанами 9 и 10 и блока 52 управления электроприводом 15 системы модуляции и электроприводом 16 формирователя потока 13. На основании данных, поступающих в персональный компьютер 53, определяются статическая характеристика исследуемого аэрометрического преобразователя 6 в безрасходном (традиционном) и расходном (применительно к работе аэрометрического преобразователя с преобразователем давления проточного типа) режимах.The obtained information is fed to the inputs of the unit 5 for controlling the operation of the device and then to the personal computer 53. In addition, information from the channel 4 of the preliminary processing is supplied to the unit 5 for controlling the operation of the device, consisting of a unit 51 for controlling electro-pneumatic valves 9 and 10 and a unit 52 for controlling the electric drive 15 of the system modulation and electric drive 16 of the flow shaper 13. Based on the data received in the personal computer 53, the static characteristic of the studied aerometric transducer 6 in ezraskhodnom (traditional) and supplies (with reference to the aerometric converter with flow-type pressure transducer) modes.
Особенностью динамического режима работы является модуляция параметров воздушного потока (давления и скорости) на срезе 38 аэродинамической трубы посредством системы модуляции, включающей заслонки 18 и 19, приводимые в движение с помощью блока 15 управления электроприводом системы модуляции и механически связанных между собой конической передачей 17. Частота вращения заслонок преобразуется в выходной сигнал с помощью преобразователя 14 и подается на один из входов устройства 50 обработки информации канала 4 предварительной цифровой обработки. Определение динамических характеристик, как правило, осуществляется для трех значений скорости из диапазона скоростей, характерных для исследуемого аэрометрического преобразователя. При этом минимальное и максимальное значения скоростей выбираются на линейном участке статической характеристики исследуемого газодинамического объекта, а третье значение является промежуточным между ними. При этом амплитуда пульсаций давлений и скорости на срезе сопла аэродинамической трубы не должна приводить к выходу текущего значения этих величин за пределы линейного участка статической характеристики исследуемого объекта. Установка этих значений с помощью формирователя потока осуществляется аналогично процессу определения статических характеристик.A feature of the dynamic mode of operation is the modulation of the air flow parameters (pressure and speed) at the cross section 38 of the wind tunnel through a modulation system including dampers 18 and 19, driven by a modulating system drive control unit 15 and mechanically interconnected by a bevel gear 17. Frequency the rotation of the dampers is converted into an output signal using a converter 14 and is fed to one of the inputs of the information processing device 50 of the preliminary digital processing channel 4 ki. The determination of dynamic characteristics, as a rule, is carried out for three values of speed from the range of speeds characteristic of the studied aerometric sensor. In this case, the minimum and maximum values of the velocities are selected on the linear portion of the static characteristic of the gas-dynamic object under study, and the third value is intermediate between them. In this case, the amplitude of pressure pulsations and velocities at the nozzle exit of the wind tunnel should not lead to the output of the current value of these quantities beyond the linear portion of the static characteristic of the object under study. Setting these values using the flow former is similar to the process of determining static characteristics.
После установки одного из значений скорости электропневмоклапан 9, управляемый блоком 51 управления электропневмоклапанами, разобщает связь пневматических каналов связи 26 и 35, воспринимающих перепад давлений от приемных отверстий 27 статического и 36 динамического давления аэродинамической трубы с прецизионным задатчиком 34 эталонной скорости. Это необходимо для того, чтобы исключить влияние пульсаций перепада давлений на задатчик 34 при снятии динамических характеристик. При этом заданная скорость поддерживается за счет сигнала, снимаемого с датчика 28 скорости, построенного на основе измерительного 31 и компенсационного 32 анемочувствительных элементов (например, проволочных терморезисторов, работающих в режиме постоянной температуры). Снятие динамических характеристик исследуемого аэрометрического преобразователя также может осуществляться в двух режимах, аналогичных тому, как это выполняется при снятии статических характеристик.After setting one of the speed values, the electro-pneumatic valve 9, controlled by the electro-pneumatic valve control unit 51, disconnects the communication of the pneumatic communication channels 26 and 35, which receive the pressure difference from the receiving holes 27 of the static and 36 dynamic pressure of the wind tunnel with a precision reference speed controller 34. This is necessary in order to exclude the influence of pulsations of the differential pressure on the setter 34 when taking dynamic characteristics. In this case, the set speed is maintained due to the signal taken from the speed sensor 28, built on the basis of measuring 31 and compensating 32 anemosensitive elements (for example, wire thermistors operating in constant temperature mode). The dynamic characteristics of the studied aerometric transducer can also be measured in two modes, similar to how it is done when taking static characteristics.
Динамическая характеристика аэрометрического преобразователя снимается в следующей последовательности. Система модуляции, состоящая из двух пространственно ортогональных заслонок 18 и 19, приводится во вращение с помощью блока 15 управления электроприводом системы модуляции. Причем заслонка 18 расположена в рабочем канале 20, а заслонка 19 расположена в стравливающем канале 21. Стравливающий канал 21 расположен в сечении более близком к вентилятору с целью исключения броска давления в момент полного перекрывания заслонки 18. За счет одновременного вращения заслонок 18 и 19 на срезе 38 аэродинамической трубы формируется воздушный поток, давление и скорость которого изменяется по гармоническому закону. Это обусловлено изменением живого сечения потока как в основном, так и в стравливающих каналах вследствие изменения по закону cos проекции площади заслонок на направление движения потока. В соответствии с этим по гармоническому закону изменяется перепад давлений, отбираемый из критического сечения 37 сужающего устройства 23 и приемным отверстием 27, расположенным за выравнивателем потока 24. Перепад давлений по пневматическим каналам связи 26 и 35 подается на датчик 39 пульсирующего перепада давлений (например, пьезодатчик). Выходной сигнал с датчика поступает на один из входов канала 4 предварительной цифровой обработки.The dynamic characteristic of the aerometer is recorded in the following sequence. The modulation system, consisting of two spatially orthogonal shutters 18 and 19, is rotated by the electric control unit 15 of the modulation system. Moreover, the shutter 18 is located in the working channel 20, and the shutter 19 is located in the bleed channel 21. The bleed channel 21 is located in a section closer to the fan in order to prevent pressure build-up when the shutter 18 is completely closed. Due to the simultaneous rotation of the shutters 18 and 19 on the cut 38 of the wind tunnel, an air flow is formed, the pressure and speed of which changes according to a harmonic law. This is due to a change in the living cross section of the flow both in the main and in the bleed channels due to a change in the law of cos of the projection of the area of the shutters on the direction of flow. In accordance with this, in accordance with the harmonic law, the pressure drop taken from the critical section 37 of the constriction device 23 and the receiving hole 27 located behind the flow equalizer 24 are changed. The pressure drop is supplied via the pneumatic communication channels 26 and 35 to the pulsating pressure differential sensor 39 (for example, a piezoelectric transducer ) The output signal from the sensor is fed to one of the inputs of channel 4 of preliminary digital processing.
Выходные сигналы исследуемого аэрометрического преобразователя в безрасходном режиме регистрируются аналогично тому, как это выполняется при снятии статических характеристик (с использованием дифференциального датчика 39 пульсирующего перепада давлений, обладающего широкой рабочей полосой от 0,1 до 300 Гц). Для определения динамических характеристик в расходном режиме, так же как и при снятии статических характеристик аэрометрического преобразователя 6, электропневмоклапан 10 открывается, и в работу включаются измерительный 44 и компенсационный 46 анемочувствительные элементы, соответственно включенные в электроизмерительные схемы 42 и 43 соответственно. На выходе схем формируется напряжение, пропорциональное перепаду давлений на выходе исследуемого аэрометрического преобразователя, которое изменяется по гармоническому закону. Далее это напряжение поступает на один из входов канала 4 предварительной обработки, где после обработки по соответствующим алгоритмам передается на персональный компьютер 53, где осуществляется вычисление по соответствующим программам параметров АЧХ и ФЧХ исследуемого аэрометрического преобразователя 6 во всем диапазоне исследуемых частот. Для снятия частотной характеристики используется метод измерения относительно эталонного сигнала. Необходимость такого способа связана с тем, что с изменением частоты амплитуда скорости потока на срезе трубы также изменяется. Это связано с влиянием динамических свойств участка трубы, заключенного между модулятором и входами приемника. Для снятия частотных характеристик измеряется амплитуда напряжения с датчика скорости.The output signals of the studied aerometric sensor in a waste-free mode are recorded in the same way as it is done when taking static characteristics (using a differential pressure sensor 39 pulsating differential pressure having a wide operating band from 0.1 to 300 Hz). To determine the dynamic characteristics in the flow mode, as well as when taking the static characteristics of the aerometric gauge 6, the electro-pneumatic valve 10 is opened, and the measuring 44 and compensation 46 anemosensitive elements, respectively included in the electrical measuring circuits 42 and 43, respectively, are turned on. At the output of the circuits, a voltage is formed proportional to the pressure drop at the output of the studied aerometric transducer, which varies according to a harmonic law. Further, this voltage is supplied to one of the inputs of the pre-processing channel 4, where after processing, according to the appropriate algorithms, it is transmitted to a personal computer 53, where, according to the appropriate programs, the parameters of the frequency response and phase response of the studied aerometric transducer 6 are calculated over the entire range of the studied frequencies. To take the frequency response, a measurement method is used relative to the reference signal. The need for this method is due to the fact that with a change in frequency, the amplitude of the flow velocity at the pipe section also changes. This is due to the influence of the dynamic properties of the pipe section between the modulator and the receiver inputs. To take the frequency characteristics, the voltage amplitude from the speed sensor is measured.
Параметры тестового воздействия при снятии динамических характеристик в расходном режиме осуществляется с помощью проволочных измерительного 31 и компенсационного 32 анемочувствительных элементов канала 2 измерения параметров тестовых воздействий. Каждый из них включен в собственную электроизмерительную схему 29 и 30 соответственно, на выходе которых формируется сигнал, пропорциональный пульсирующей скорости на срезе 38 аэродинамической трубы. Эти сигналы поступают на входы канала 4 предварительной цифровой обработки.The parameters of the test effect when taking dynamic characteristics in the flow mode is carried out using a wire measuring 31 and compensation 32 anemosensitive elements of channel 2 measuring the parameters of the test effects. Each of them is included in its own electrical measuring circuit 29 and 30, respectively, at the output of which a signal is generated proportional to the pulsating speed at the section 38 of the wind tunnel. These signals are fed to the inputs of channel 4 of preliminary digital processing.
Заявляемое изобретение позволяет повысить точность воспроизведения тестовых воздействий и регистрации статических и динамических исследуемых газодинамических объектов, расширить функциональные возможности за счет одновременного формирования массива первичных информативных сигналов, позволяющего после его обработки получить частотные характеристики исследуемого газодинамического объекта как по давлению, так и по расходу, повысить надежность функционирования устройства.The claimed invention allows to increase the accuracy of the reproduction of test effects and registration of static and dynamic studied gas-dynamic objects, to expand functionality due to the simultaneous formation of an array of primary informative signals, which after processing allows to obtain the frequency characteristics of the gas-dynamic object under study, both in pressure and in flow, to increase reliability device functioning.
При этом полученная информация характеризуется высокой точностью, достоверностью и метрологической надежностью, а конструкция устройства для определения статических и динамических характеристик газодинамических объектов достаточно проста в реализации и надежна в работе.Moreover, the information obtained is characterized by high accuracy, reliability and metrological reliability, and the design of the device for determining the static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects is quite simple to implement and reliable in operation.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127185/28A RU2403545C1 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Device for determining static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127185/28A RU2403545C1 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Device for determining static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2403545C1 true RU2403545C1 (en) | 2010-11-10 |
Family
ID=44026140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127185/28A RU2403545C1 (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Device for determining static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2403545C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420456A (en) * | 2022-11-07 | 2022-12-02 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Annular slit valve characteristic sectional correction method based on different pressure ratio conditions |
-
2009
- 2009-07-14 RU RU2009127185/28A patent/RU2403545C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115420456A (en) * | 2022-11-07 | 2022-12-02 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Annular slit valve characteristic sectional correction method based on different pressure ratio conditions |
| CN115420456B (en) * | 2022-11-07 | 2023-02-03 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Annular slit valve characteristic sectional correction method based on different pressure ratio conditions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6591697B2 (en) | Method for determining pump flow rates using motor torque measurements | |
| Salze et al. | An experimental characterisation of wall pressure wavevector-frequency spectra in the presence of pressure gradients | |
| CA2893281C (en) | System and method for ultrasonic metering using an orifice meter fitting | |
| CN109900451B (en) | Method for correcting wind pressure signal distortion of wind tunnel experiment pressure measurement model | |
| Sitaram et al. | Conventional probes for the relative flow measurement in a turbomachinery rotor blade passage | |
| Pabon et al. | Characteristics of turbulent boundary layer large scale motions using direct fluctuating wall shear stress measurements | |
| CN110530597B (en) | Wind speed calibration system under low pressure | |
| Spencer | Statistical investigation of turbulent velocity and pressure fields in a two-stream mixing layer | |
| CN109270291B (en) | Flow velocity measuring device and method based on PVDF piezoelectric sensor | |
| RU2403545C1 (en) | Device for determining static and dynamic characteristics of gas-dynamic objects | |
| RU89699U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING STATIC AND DYNAMIC CHARACTERISTICS OF GAS-DYNAMIC OBJECTS | |
| Parker et al. | Wake excited resonances in an annular cascade: an experimental investigation | |
| CN106931599A (en) | Vav terminal apparatus for measuring air quantity peculiar to vessel and scaling method | |
| CN110375818A (en) | Total temperature range ultrasonic flow rate measuring high-precision low-power consumption compensation method | |
| Peerlings | Methods and techniques for precise and accurate in-duct aero-acoustic measurements: Application to the area expansion | |
| CN209485657U (en) | Pressure scanning valve body accumulates measuring signal reforming unit | |
| CN103063868B (en) | Device and method for measuring flow rate of fluid | |
| Heckmeier et al. | An innovative development of a five-hole pressure probe for highly unsteady flow phenomena | |
| Küçükosman et al. | A remote microphone technique for aeroacoustic measurements in large wind tunnels | |
| Strange | Spinning modes in orderly jet structure and jet noise | |
| dos Santos et al. | On the turbulence distortion effects for airfoil leading-edge noise prediction | |
| Lazreq et al. | Acoustic calibration of a pressure‐velocity probe | |
| Bubeck et al. | Development and application of a high frequency wedge probe | |
| Nekrasov et al. | Problems of non-intrusive measurements of fluid flow parameters in pipelines | |
| OBRIEN, JR et al. | Interaction of fan rotor flow with downstream struts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140715 |