SU1030685A1 - Способ динамической градуировки преобразователей давлени в ударной трубе и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

2. Устройство дл  динамической , градуировки преобразователей давле-. ни , содержащее камеру высокого дав лени , .отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давлени , переход д щей в измерительный отсек с гне дом дл  креплени  градуируемого преобразовател  давлени , отличающее с   тем, что, с целью повышени  точности градуировки, оно снабжено камерой пониженного давлени , дополнительной управл емой диафрагмой , устройством задержки раскрыти  {дополнительной диафрагмы и системой :измерени  скорости волны разрежени  в измерительном отсеке, причем дополнительна  управл ема  диафрагма расположена между измерительным отсеком и камерой пониженного давлени 

и через устройство задержки раскрыти  дополнительной диафрагмы св зана с первой диафрагмой, при этом рассто ние Р о дополнительной управл емой диафрагмы и рассто ние от первой диафрагмы до гнезда креплени  градуируемого преобразовател  св заны следующим соотношением:

|2 . +(l,2-2)t-T,

с и

где и - заданна  скорость ударной волны;

с - заданна  скорость волны разрежени ;

t - длительность рабочего потока;

Т - врем  задержки раскрыти  дополнительной управл емой диафрагмы.

Изобретение Относитс  к приборостроению , в частности к способам дл  динамической градуировки измерительных преобразователей (ИП) в ударных трубах и уст ройствам дл  их осуществлени .

Известен способ динамической градуировки преобразователей давлени  в ударной трубе, который состоит в наблюдении сигнала с преобразовател  при ступенчатом увеличении давлени .

В этом случае контролируетс  частотна  характеристика преобразовател  до очень высоких частот, ограниченных только скоростью, с которой нарастает давление.

Используют два типа нагружени . Преобразователь смонтирован на плоскости , перпендикул рной к оси трубы. В этом случае лицева  сторона преобразовател  параллельна фронту ударной волны и ступенька давлени  прикладываетс  за очень короткое врем , требуемое дл  того, чтобы фронт волны отразилс  от вмонтированной пластины . В большинстве случаев преобразователь монтируют в трубе сбоку и давление прикладываетс , когда фронт волны пробегает всю лицевую поверхность преобразовател .

Величина давлени  в ударной волне определ етс  путем измерени  скорости ударной волны. Зна  скорость ударного фронта, температуру газа и давление перед ударной волной, из обычных уравнений наход т перепад давлени  в ударной волне С 13Известно устройство дл  осуществлени  способа, содержащее камеру высокого давлени  (КВД), диафрагму, камеру низкого давлени  (КНД), изме . рительный отсек (ИО) с гнездами дл  измерительных преобразователей (ИП) и систему приборов дл  измерени  начальной температуры, давлени  и скорости ударной волны в КНД 1.

Ь исходном состо нии камера высокого давлени  отделена от камеры давлени  диафрагмой, а газ в КВД находитс  под избыточным давлением по отношению к газу КНД. При разрушении диафрагмы в КНД формируетс  ударна  волна.

Дл  измерени  скорости звука в известной установке необходимо знать состав газа в КНД и измер ть его температуру . Точное измерение температуры газа КНД представл ет собой весьма сложную проблему. Температуру газа считают обычно равной температуре стенки КНД, а потому измерени  свод т к измерению температуры последней . Такое допущение недостаточно оправдано , поскольку в момент прохождени  ударной волны газ в КНД претерпевает кратковременный нагрев до температуры пор дка 2000 К. Температура стенки ударной трубы от эксперимента к эксперименту мен етс , а температура газа не успевает выравниватьс . При напуске газа в ВВД из баллона со сжатым газом происходит его резкое охлаждение. Эти процессы привод т к тому, что температура га за КНД подвержена заметным колебани м , а контролировать степень ее отличи  от температуры стенки КНД н представл етс  возможным. Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому эффекту - вл етс  способ, сущность которого состоит в том, что в ударную трубу, содержащую КВД и КНД, ра деленные диафрагмой, ИО, гнезда дл  креплени  преобразователей давлени  введены акустическа  труба-резонатор , в одном торце которой располож излучатель колебаний, а в другом приемник колебаний, форвакуумный на сос и усилитель с положительной обратной св зью, причем в стенке КНД выполнено отверстие, в котором поме щена запорна  игла, а в среднем сечении стенки трубы-резонатора выпол нено двадиаметральнр противоположных отверсти , одно из которых соед нено с отверстием в стенке КНД, а другое с форвакуумным насосом, при этом выход приемника колебаний соединен с входом усилител , выход кот рого подключен к входу излучател . В ИСХОДНОМ состо нии КВД отделена от КНД тонкой диафрагмой, а газ в КВД находитс  под избыточным давле нием относительно газа КНД. Запорна  игла открыта, система измерени  ско ройти звука включена. Включают форвакуумны й насос и про-50 извод т измерение скорости звука, что сводитс  к измерению с помощью измерител  частоты полуволнового резонанса трубы-резонатора, возбуждаемой генератором, если рассто ние меж ду излучат елем и приемником измерено Скорость звука рассчитываетс  по известным формулам. 1 5 Измерив скорость звука, закрывают запорную иглу дл  исключени  утечек волны в полость трубы-резонатора. Измер ют давление в КНД. Повышал давление в КВД, разрушают диафрагму, при этом в КНД формируетс  ударна  волна, скорость которой измер етс  2. Однако дл  известного изобретени  характерна недостаточна  точность результатов градуировки ИП, обусловленна  в первую очередь тем, что температура всего газа в ИО измер етс  отбором части другую полость. В процессе перехода газа из ИО ударной трубы в полость трубы-резонатора его свойства неизбежно-измен ютс . Температура ИО всегда отличаетс  от температуры трубы-резонатора. Кроме того, измерение температуры в трубе-резонаторе заканчиваетс  сравнительно задолго до пропускани  ударной волны вдоль ИО. Целью изобретени   вл етс  повышение точности градуировки измерительных преобразователей давлени . Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу динамической градуировки преобразователей давлени  в ударной трубе путем нагружени  давлением проход щей ударной волны и определени  перепада давлени  в ударной волне расчетным путем по скорости звука, температуре и давлению газа перед ударной волной, перед нагружевием ударной волной в измерительном отсеке ударной трубы пропускают навстречу ей волну разрежени , измер ют врем  прохождени  волной разрежени  мерной базы и по нему расчитывают скорость звука в газе. Устройство дл  динамической градуировки преобразователей давлени , .содержащее камеру высокого давлени , отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давлени , переход щей в измерительный отсек с гнездом дл  креплени  градуируемого преобразовател  давлени , снабжено камерой пониженного давлени , дополнительной управл емой диафрагмой,устройством задержки раскрыти  дополнительной диафрагмы и системой измерени  скорости волны разрежени  в измерительHOM отсеке, причем дополнительна  управл ема  диафрагма расположена между измерительным отселком и камерой пониженного давлени  и через устройство задержки раскрыти  дополни1 тельной диафрагмы св зана с первой диафрагмой, при этом рассто ние -2 от дополнительной управл емой диафрагмы и рассто ние Ej от первой диаф рагмы до гнезда креплени  градуируе мого преобразовател  св заны соотно шением + (l,2-2.)t-T, ударной где L/ - заданна  скорость волны; с - заданна  скорость волны разрежени ; t - длительность рабочего потока; Т -.врем  задержки раскрыти  до полнительнойуправл емой диафрагмы . . Если врем  задержки раскрыти  дополнительной диафрагмы вз ть больше то основна  ударна  волна пройдет все отсеки вплоть до дополнительной диафрагмы и .скорость звуЛа в газе до опыта будет неизвестна. Если врем  задержки раскрыти  дополнительной диафрагмы вз ть меньше То волна разрежени  успевает пройти а измерительный отсек и исказить начальные параметры газа. В предлагаемом способе динамической градуировки преобразователей давлени  в ударной трубе примерно на пор док повышаетс  точность градуировки преобразователей давлени . Давление воздуха (азота, гели  или т.п.) пор дка сотни атмосфер пос ле открыти  диафрагмы формирует в измерительном отсеке (давление газа пор дка одной атмосферы) ударную волну. Это обычный процесс работы ударной трубы. Почти одновременно (с небольшой задержкой по времени) в момент испытаний навстречу ударной волне пропускают волну разрежени . Ее форми . руют в измерительном отсеке аналогичным образом (давление в камере низкого давлени  пор дка одной дес той атмосферы). С помощью датчиков-детекторов и измерительной аппаратуры времени про хождени  волны разрежени  мерных баз определ ют скорость звука в газе в измерительном отсеке. При этом скорость звука определ етс  фактически в самый момент эксперимента. Поэтому пред.пагаема  точность определени  ее (следовательно, точность определени  входных параметров и точность 5 динамических градуировок) примерно в дес ть раз (на пор док)выше известной. На чертеже дано устройство дл  осуществлени  способа динамической градуировки преобразователей давлени  в ударной трубе. Устройство содержит камеры высокого 1 и низкого 2 давлений, разделен-ные управл емой диафрагмой 3. Камера низкого давлени  переходит в измерительный отсек k) в котором размещаютс  гнезда 5 дл  градуируемых измерительных преобразователей, датчики-детекторы 6 ударной волны , соединенные электрически с измерителем 7 времени, и датчики-детекторы 8 волны разрежени , соединенные с другим измерителем 9 времени. К камере низкого давлени  примыкает дополнительна  камера 10 пониженного давлени , отделенна  от камеры низкого давлени  дополнительной управл емой диафрагмой 11. Обе управл емые диафрагмы св заны между собой через устройство 12 задержки раскрыти  диафрагм. Индексом 13 на чертеже показан рабочий поток. Предложенное устройство работает следующим образом. Перед испытанием градуируемые датчики - измерительные преобразователи давлени  устанавливают в гнезда 5 и присоедин ют через вторичные преобразователи (не показаны) к регистраторам (не показаны), В КВД 1 создают давление газа (воздуха) пор дка сотни атмосфер. 8 КНД 2 создают давление пор дка атмосферы рабочего газа (азот, воздух, гелий и т.п.). В КНД 10 создают пониженное давление газа (воздуха) пор дка 0,1 атм. Измер ют мерные базы ударной волны (рассто ние между датчиками-детекторами 6 ударной волны) и волны разрежени  (рассто ние между датчиками-детекторами 9 волны разрежени ). Эти измерени  дл  каждой установки провод т один раз и результаты внос т,а технический паспорт устройства дл  использовани  во всех последующих испытани х. . Измер ют рассто ние Е между управл емой диафрагмой 3 и гнездами градуируемых преобразователей 5 и рассто ние В между дополнитель.ной диафрагмой 1i и гнездами 5. Эти результаты измерений также занос т в паспорт устройства и используют в последующих испытани х. 710 По кзвестным табличам определ ют , Длительность рабочего потока 13, ориентировочную скорость ударной волны и ориентировочную скорость звука в рабочем газе С. По всем этим данным определ ют врем  задержки Т по эмпирической формуле Т .+(l4-2)t--|2. и устанавливают ее на устройстве 12 задержки раскрыти  управл емой диафрагмы . После этого раскрывают управл емую диафрагму 3t формируют ударную волну и пропускают ее в изме(эительный QTсек 14 :С-задержкой по врейени рас5 крывают упрайл емую диафрагму 11 и пропускают в измерительный отсек 4 волну разрежени . , С помощью датчиков-детекторов 6 и 8 и измерителей времени 7 и 9 измер ют врем  прохождени  ударной волны и волны разрежени  мерных баз. По результатам измерений определ ют параметры газа за ударной волной в рабочем потоке 13, т.е. параметры газа, действующего на градуируемые измерительные преобразователи. Использование предложенного способа обеспечивает надежность получаемой при исследов ни х информации.

Claims (2)

1. Способ динамической градуировки преобразователей давления в ударной трубе путем нагружения давлением проходящей ударной волны и определения перепада давления в удар ной волне расчетным путем по скорости звука, температуре и давлению газа перед ударной волной, от л ичающийся тем, что, с целью повышения точности градуировки, перед нагружением ударной волной в измерительном отсеке ударной ’трубы . пропускают навстречу ей волну разрежения, измеряют время прохождения волной разрежения мерной базы и по . нему рассчитывают скорость звука в . ,тазе.

2. Устройство для динамической .градуировки преобразователей давле-. ния, содержащее камеру высокого давления , отделенную первой диафрагмой от камеры низкого давления, переход дящей в измерительный отсек с гне\ дом для крепления градуируемого преобразователя давления, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности градуировки, оно снабжено камерой пониженного давления, дополнительной управляемой диафрагмой, устройством задержки раскрытия [дополнительной диафрагмы и системой измерения скорости волны разрежения в измерительном отсеке, причем дополнительная управляемая диафрагма расположена между измерительным отсеком и камерой пониженного давления и через устройство задержки раскрытия дополнительной диафрагмы связана с первой диафрагмой, при этом расстояние Pg ^от дополнительной управляемой диафрагмы и расстояние от первой диафрагмы до гнезда крепления градуируемого поеобразователя связаны следующим соотношением:

₌. РД ₊(_b2-2)t-T, где U - заданная скорость ударной волны;

с - заданная скорость волны разрежения;

t - длительность рабочего потока;

Т -время задержки раскрытия дополнительной управляемой диафрагмы.