CN209485657U - 压力扫描阀体积测量信号转化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及体积测量技术领域，特别是涉及一种压力扫描阀体积测量信号转化装置。压力扫描阀体积测量信号包括密闭腔室，密闭腔室具有用于接收振动信号的前端和用于传输压力信号的后端，密闭腔室的后端设置有用于与压力扫描阀连接以传输压力信号的测试管道，所述测试管道包括长度最小的用于作为输入信号的参考管道和长度大于参考管道的长度的用于作为输出信号的信号管道。通过参考管道和信号管道分别得到输入信号和输出信号，从而计算出体积测量***的实测频响函数，再和体积测量***的理论频响函数拟合，进行理论与实测分析，从而可以测量出压力扫描阀的体积，避开了压力扫描阀内部体积小、结构精密的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及体积测量技术领域，特别是涉及一种压力扫描阀体积测量信号转化装置。
背景技术
在风工程研究领域，主要包括有风洞实验、数值仿真模拟以及现场实测三种技术手段，风洞实验是依据运动的相对原理，将实验模型或者实物固定在地面人工环境中，人为制造气流通过，通过缩尺与等尺等方式获取实验数据，其主要包括测压与测力两种主要用途。
在开展风洞测压模型实验时，测量建筑模型表面的风压信号是经过管道传送到压力扫描阀上的。在传送的过程中，测压管道的长度、孔径和压力扫描阀的体积会使信号发生放大或缩小的失真效应，为了最大限度消除封压信号的失真，需要对相关参数进行理论修正。
管道的长度可以利用尺子测量，管道的孔径可以通过注水称重法测量，由于压力扫描阀的内部体积较小，通常情况下实验人员会忽略了压力扫描阀的内部体积，但是在做精密测试时，压力扫描阀的体积需要进行修正，而由于压力扫描阀体积较小，内部结构精密，无法用常规方法对压力扫描阀的体积进行测量。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种压力扫描阀体积测量信号转化装置，以解决常规测量方式无法对压力扫描阀的体积进行测量的问题。
本实用新型的压力扫描阀体积测量信号转化装置的技术方案为：
一种压力扫描阀体积测量信号转化装置，包括由板材连接形成的密闭腔室，密闭腔室具有用于接收振动信号的前端和用于传输压力信号的后端，密闭腔室内的气流随振动信号流动而产生压力变化以将振动信号转化为压力信号，密闭腔室的后端设置有用于与压力扫描阀连接以传输压力信号的测试管道，所述测试管道包括长度最小的用于作为输入信号的参考管道和长度大于参考管道的长度的用于作为输出信号的信号管道。
该技术方案的有益效果在于，振动信号在密闭腔室中产生气流，压力扫描阀和密闭腔室的后端连接可测得密闭腔室内的压力，通过参考管道和信号管道分别得到输入信号和输出信号，从而计算出体积测量***的实测频响函数，再和体积测量***的理论频响函数拟合，进行理论与实测分析，从而可以测量出压力扫描阀的体积，避开了压力扫描阀内部体积小、结构精密的问题。
进一步地，所述信号管道有至少两个，各个信号管道的长度不同。多个信号管道测量的结果可以进行加权，增大测量结果的精确性，减小偶然因素的影响。
进一步地，各个信号管道的直径不同。各个信号管道的直径不同，可以增大测量结果的多样化。
进一步地，所述参考管道位于密闭腔室的后端的中心。参考管道位于密闭腔室的中心，可以减小因位置偏差而产生的误差。
进一步地，所述密闭腔室包括位于前端的扩散段和与扩散段连接的直流段，所述测试管道安装在直流段的端面的中心处。扩散段可以减小对气流振动的损耗，测试管道安装在直流段的端面的中心处，可以减小直流段的边界层对测量结果的影响。
进一步地，所述直流段的后端布置有后挡板，后挡板上可拆布置有管道连接块，管道连接块上设置有用于连接测试管道的连接孔。管道连接块可拆布置在直流段的端面上，可以根据需要加工出不同数量与直径的连接孔以连接测试管道，增大适用范围。
进一步地，所述管道连接块与后挡板之间布置有密封胶圈。密封胶圈可以增加管道连接块与后挡板之间的密封性。
附图说明
图1是本实用新型的压力扫描阀体积测量信号转化装置的实施例1的示意图；
图2是图1的压力扫描阀体积测量信号转化装置的管道连接块的示意图；
图3是图1的压力扫描阀体积测量信号转化装置在使用时的连接示意图。
其中，1-信号发生器，2-功率放大器，3-扬声器，4-密闭腔室，41-扩散段，42-直流段，43-前挡板，44-后挡板，5-管道连接块，51-连接孔，52-把手，6-密封胶圈，7-测试管道，71-参考管道，72-信号管道，8-压力传感器，9-压力扫描阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型的压力扫描阀体积测量信号转化装置的实施例1，如图1至图2所示，该压力扫描阀体积测量信号转化装置包括由板材相互连接形成的密闭腔室4，密闭腔室4具有用于接收振动信号的前端和用于传输压力信号的后端，密闭腔室4内的气流随振动信号流动而产生压力变化以将振动信号转化为压力信号，密闭腔室4的后端设置有用于与压力扫描阀9连接以传输压力信号的测试管道7。
密闭腔室4包括位于前端的扩散段41和与扩散段41连接的直流段42，扩散段41的内径由前至后逐渐增大。扩散段41对气流的传播起到扩散作用，减小对气流振动的损耗。
直流段42的端部设有后挡板44，后挡板44的中心可拆布置有管道连接块5，管道连接块5为圆形，管道连接块5与后挡板44插接，管道连接块5与后挡板44之间的环形间隙内安装有密封胶圈6，可以防止因气体泄漏而影响实验结果。
管道连接块5上开设有用于连接测试管道7的连接孔51，管道连接块51的中心布置有多个连接孔51，各个连接孔51的孔径不同，以用于连接不同直径的测试管道7。管道连接块5的外侧面上还对称布置有两个把手52，把手52便于管道连接块5的拆装。
管道连接块5的各个连接孔51上分别连接有测试管道7，测试管道7用于连接待检测的压力扫描阀9。测试管道7包括长度最小的参考管道71和长度大于参考管道71的长度的信号管道72，参考管道71连接位于管道连接块5的正中心的连接孔51，以减小因位置偏差而产生的误差，压力扫描阀9从参考管道71接收的信号作为输入信号，压力扫描阀9从信号管道72接收的信号作为输出信号。各个信号管道72的长度不同，测量结果可以进行加权，增大测量结果的精确性，减小偶然因素的影响。
上述的压力扫描阀体积测量信号转化装置在使用时如图3所示，将密闭腔室4的前端与振动单元连接。振动单元包括顺次连接的信号发生器1、功率放大器2和扬声器3，信号发生器1能够发出不同频率下的正弦波、方波、三角波等各种振动信号。功率放大器2用于将信号发生器1产生的正弦信号的幅值放大，便于识别。扬声器3固定布置在密闭腔室4的前端上，扩散段41的端部设置有前挡板43，前挡板43的中心开设有安装孔，扬声器3固定在安装孔上，扬声器3的振动盘位于密闭腔室4内，扬声器3的振动盘产生振动并在密闭腔室4内产生气流流动，气流流动进而产生压力变化，从而将功率放大器2放大的振动信号转化为压力信号，密闭腔室4可以防止扬声器3产生的气流扩散，同时防止外界环境对测量结果的影响。
上述的压力扫描阀体积测量信号转化装置的使用方法为，信号发生器1发出正弦波从而产生具有特定频率的正弦信号，功率放大器2接收正弦信号并将正弦信号的幅值放大，之后再将放大后的正弦信号传输至扬声器3，从而使扬声器3振动发声，扬声器3发出的振动信号在密闭腔室4内引发气流流动从而将振动信号转化为压力信号；压力扫描阀的不同接口分别连接密闭腔室4上的测试管道7，压力扫描阀的接口和测试管道7之间布置有压力传感器8，压力传感器8和压力扫描阀用于测试气流经过测试管道7后的压力，将参考管道71得到的压力信号作为输入信号，将信号管道72得到的压力信号作为输出信号；将输入信号和输出信号做傅里叶变换后得到体积测量***的实测频响函数，将该实测频响函数与体积测量***的理论频响函数进行拟合，从而确定压力扫描阀的体积，将不同的信号管道72得到的压力扫描阀的体积进行加权平均，得到压力扫描阀的平均体积，该平均体积即可作为压力扫描阀的实际体积。
压力扫描阀体积测量信号转化装置在使用时涉及到的理论知识有频响函数和傅里叶变换。将得到的信号代入以下公式，
其中，S(in)为参考管道得到的压力信号作为输入信号，S(out)为信号管道得到的压力信号作为输出信号，通过傅里叶变换将输入信号S(in)和输出信号S(out)的时域信号转变成频域上的信号，输出信号和输入信号转变后的频域信号分别为X(ω)和Y(ω)，其中ω为圆频率ω＝2πf，f为正弦信号的频率；
上述公式的复数形式为，
H(ω)＝|H(ω)|e-i·arg(H(ω))
其中，H(ω)即为该体积测量***的实测频响函数，|H(ω)|和arg(H(ω))分别为复数的模和角度；在频域上分别构成了幅值响应函数(ARF)和相位响应函数(PRF)，另外根据Bergh和Tijdeman在1965年提出的频响函数可以表示为，
上式中，
Pr＝μCp/λ
其中，H(ω)为理论频响函数，Vt为长度为L、半径为R的管道的容积，Vt＝πR2L；V(m3)为压力扫描阀的内部体积，σ为传感器无量纲增量，假设为零；K为传感器里气体的多变因子，K＝1.402；γ为在气温T0＝298K和标准大气压P0＝1.01×105Pa条件下的空气的比热容，γ＝1.402；c为声速，ρs＝1.185kg/m3(m/s)；Pr为普朗特数，μ＝1.85×105(Pa·s)，Cp＝1007(J/(kg·K))，λ为动态粘度，λ＝0.0261(w/(m·K))；J0和J2是第一类的0阶和2阶贝塞尔函数；α为剪切波数；n与φ为中间变量。
将实测频响函数中得到的H(ω)和实测频响函数中的H(ω)进行拟合，即可得到压力扫描阀的体积。
在其他实施例中，也可以省略密闭腔室4的扩散段41，密闭腔室4的两端的内径相同；也可以省略管道连接块5，将测试管道7直接连接在后挡板44上。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，包括由板材连接形成的密闭腔室，密闭腔室具有用于接收振动信号的前端和用于传输压力信号的后端，密闭腔室内的气流随振动信号流动而产生压力变化以将振动信号转化为压力信号，密闭腔室的后端设置有用于与压力扫描阀连接以传输压力信号的测试管道，所述测试管道包括长度最小的用于作为输入信号的参考管道和长度大于参考管道的长度的用于作为输出信号的信号管道。
2.根据权利要求1所述的压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，所述信号管道有至少两个，各个信号管道的长度不同。
3.根据权利要求2所述的压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，各个信号管道的直径不同。
4.根据权利要求3所述的压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，所述参考管道位于密闭腔室的后端的中心。
5.根据权利要求1-4任一项所述的压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，所述密闭腔室包括位于前端的扩散段和与扩散段连接的直流段，所述测试管道安装在直流段的端面的中心处。
6.根据权利要求5所述的压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，所述直流段的后端布置有后挡板，后挡板上可拆布置有管道连接块，管道连接块上设置有用于连接测试管道的连接孔。
7.根据权利要求6所述的压力扫描阀体积测量信号转化装置，其特征在于，所述管道连接块与后挡板之间布置有密封胶圈。
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| CN112326189A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-02-05 | 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 | 一种测压装置及测压方法 |
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