CS247439B1

CS247439B1 - Combined pressure probe

Info

Publication number: CS247439B1
Application number: CS851735A
Authority: CS
Inventors: Jiri Sulc
Original assignee: Jiri Sulc
Priority date: 1985-03-12
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1986-12-18
Also published as: CS173585A1

Abstract

kombinovaná tlaková sonda obsahuje kryt s prodlouženou vstupní částí, ve které je vstupní ústí celkového tlaku s vlnovodem procházejícím v krytu uspořádanou vyrovnávací komůrkou celkového, tlaku, a upevněným v přepážce, za níž jsou za sebou řazeny distanční komůrka a citlivý prvek tlakového měniče, přičemž je vyrovnávací komůrka celkového tlaku spojena s distanční komůrkou a s vývodem střední složky celkového tlaku. Podstata řešení spočívá v tom, že ve vstupní části kolem vlnovodu je upravena vyrovnávací komůrka statického tlaku spojená s vývodem střední složky statického tlaku a spojená otvory se statickým tlakem měřené atmosféry.The combined pressure probe comprises a housing with an extended inlet part, in which the inlet mouth of the total pressure with a waveguide passing through the housing is arranged in a total pressure equalization chamber, and fixed in a partition, behind which a spacer chamber and a sensitive element of the pressure transducer are arranged one after the other, the total pressure equalization chamber being connected to the spacer chamber and to the outlet of the average component of the total pressure. The essence of the solution lies in the fact that in the inlet part around the waveguide a static pressure equalization chamber is arranged, connected to the outlet of the average component of the static pressure and connected by openings to the static pressure of the measured atmosphere.

Description

(54) Kombinovaná tlaková sonda kombinovaná tlaková sonda obsahuje kryt s prodlouženou vstupní částí, ve které je vstupní ústí celkového tlaku s vlnovodem procházejícím v krytu uspořádanou vyrovnávací komůrkou celkového, tlaku, a upevněným v přepážce, za níž jsou za sebou řazeny distanční komůrka a citlivý prvek tlakového měniče, přičemž je vyrovnávací komůrka celkového tlaku spojena s distanční komůrkou a s vývodem střední složky celkového tlaku. Podstata řešení spočívá v tom, že ve vstupní části kolem vlnovodu je upravena vyrovnávací komůrka statického tlaku spojená s vývodem střední složky statického tlaku a spojená otvory se statickým tlakem měřené atmosféry.(54) Combination Pressure Probe The Combination Pressure Probe comprises a housing with an extended inlet portion in which the total pressure inlet with a waveguide extending in the housing is arranged by a total pressure equalization chamber and mounted in a partition behind a distance chamber and a sensitive a pressure transducer element, wherein the total pressure equalization chamber is connected to the spacer chamber and the outlet of the mean total pressure component. The principle of the solution consists in that in the inlet part around the waveguide there is provided a static pressure equalization chamber connected to the outlet of the middle component of the static pressure and connected by openings with static pressure of the measured atmosphere.

Vynález se týká kombinované tlakové sondy, určené pro současné měření středních složek celkového tlaku p_o a statického tlaku p_g a časově proměnné, to je fluktuační složky celkového tlaku p_c ve vyšetřovaném prostoru v proudu plynu, přičemž všechny tři složky p_c, p_g a p_c se mohou měřit současně, avšak odděleně.The present invention relates to a combined pressure probe for simultaneous measurement of the mean components of total pressure p _o and static pressure p _g and time-varying, i.e. fluctuating components of total pressure p _c in the space under investigation in the gas stream, all three components p _c , p _g and _c may be measured simultaneously but separately.

Kombinovaná tlaková sonda podle vynálezu je určena pro měření všech složek, potřebných pro vyjádření intenzity podélné turbulence I v proudícím plynu, to je pro nepřímé měření I pomocí tlakových veličin.The combined pressure probe according to the invention is intended for measuring all the components needed to express the intensity of the longitudinal turbulence I in the flowing gas, i.e. for indirect measurement I by means of pressure quantities.

Relativní, čili bezrozměrová intenzita podélné turbulence I_u, nazývaná někdy v československé odborné literatuře hladina turbulence nebo stupeň turbulence, je definována pomě-. rem efektivní hodnoty časově proměnné složky podélné rychlosti ů a střední složky podélné rychlosti u, přičemž efektivní hodnota u, to je směrodatná odchylka fluktuací podélné složky rychlosti u, je definována vztahem » - O [^T «r a bývá též nazývána absolutní intenzitou turbulence. Pro okamžitou hodnotu podélné rychlosti U platí U = u + u. Veličina T v rovnici (2) je časový interval, t je čas.The relative, or dimensionless intensity of longitudinal turbulence I _u , sometimes referred to as the level of turbulence or the degree of turbulence in Czechoslovak literature, is defined by the ratio. rem rms value of a time variable components of the longitudinal velocity of a medium component in the longitudinal velocity, wherein the effective value of u, it is the standard deviation of fluctuations in the longitudinal component of velocity, is defined by the relation »- O ^[T« r Also called absolute turbulence intensity. For the instantaneous longitudinal velocity value U, U = u + u applies. The quantity T in equation (2) is the time interval, t is the time.

K měření složek uau, potřebných pro vyjádření 1^, se používá například sonda se žhaveným drátkem ve funkci čidla termoanemometru nebo laser-dopplerův anemometr. Obě tato zařízení jsou velmi náročná na čistotu média a na další podmínky, jako jsou například speciální úpravy měřicího prostoru a podobně, a proto jsou využívány převážně pouze při laboratorním měření.For example, a glow wire probe in the function of a thermoanemometer sensor or a laser-doppler anemometer is used to measure the components uau required for expression. Both of these devices are very demanding on the purity of the medium and other conditions, such as special adjustments of the measuring space and the like, and therefore are mainly used only for laboratory measurements.

Tyto dosud známé prostředky pro měření I nejsou uzpůsobeny pro použití v silně neizotermickém, znečištěném a agresivním prostředí, ve dvoufázovém prostředí, v místech s nebezpečným zářením, pro použití v obtížně přístupných místech, jako například ve strojích a potrubích.These prior art measuring devices I are not adapted for use in a strongly non-isothermal, contaminated and aggressive environment, in a two-phase environment, in hazardous radiation locations, for use in hard-to-reach locations, such as machines and pipes.

Pro měření střední složky podélné rychlosti ΰ lze i v těchto náročných podmínkách použít dosud známé tlakové sondy. Tlakové sondy pro měření středních složek rychlosti jsou vytvořeny z trubek, připojených k měřicímu přístroji, například kapalinovému manometru, přičemž například z rozdílu středních složek celkového a statického tlaku (p_c - p_g), lze určit ΰ ze známého vztahuEven in these difficult conditions, the known pressure probes can be used to measure the mean component of the longitudinal velocity ΰ. Pressure probes for measuring the mean velocity components are made up of tubes connected to a measuring instrument, for example a liquid manometer, whereby for example, the difference between the mean components of total and static pressure (p _c - p _g ) can be determined from a known relationship

kde y je, hustota; obvyklé korekční faktory na tvar sondy, stlačitelnost a podobně zde nejsou pro zjednodušení uváděny. Na tomto principu jsou konstruovány například Pitotova trubka, Pitot-statická nebo Prandtlova trubka a další.where y is, density; conventional correction factors for probe shape, compressibility, and the like are not shown here for simplicity. For example, a Pitot tube, a Pitot-static tube or a Prandt tube and others are constructed on this principle.

Pro měření časové proměnné složky podélné rychlosti u’lže vycházet z přímé vazby mezi fluktuacemi dynamického tlaku a podélné rychlosti. K měření časově proměnných, to je fluktuačních složek tlaku, lze použít vhodně upravenou mikrofonní sondu.·To measure the longitudinal velocity component time variable, it is possible to rely on a direct link between the fluctuations of the dynamic pressure and the longitudinal velocity. An appropriately adapted microphone probe can be used to measure time-varying pressure fluctuation components.

Dosud známé mikrofonní sondy pro měření časově proměnných složek tlaku p využívají citlivý tlakový měnič, nejčastěji kondenzátorový mikrofon, který je konstrukčně uzpůsoben cak.The prior art microphone probes use a sensitive pressure transducer, most commonly a condenser microphone, which is structurally adapted to measure time-varying pressure components p.

že tlak na obou stranách membrány je vyrovnáván pomocí kapiláry, která je nedílnou součástí, mikrofonu, takže měnič zpracovává pouze časově proměnný tlak. Ten je k membráně měniče přivá3 děn vlnovodem, to je trubkou stálého nebo proměnného průřezu. Vhodně tvarovanou mikrofonní sondou, umístěnou ústím proti proudu plynu, lze měřit Časově proměnnou složku celkového tlaku p . cthat the pressure on both sides of the diaphragm is balanced by the capillary, which is an integral part of the microphone, so that the converter only processes the time-varying pressure. It is fed to the inverter diaphragm via a waveguide, i.e. a pipe of constant or variable cross-section. By means of a suitably shaped microphone probe positioned upstream of the gas flow, the time-varying component of the total pressure p can be measured. C

U mikrofonních sond obvyklé konstrukce s válcovým vlnovodem dochází v důsledku odrazu zvukové vlny od výstupního ústí vlnovodu k nežádoucím interferencím mezi postupnou a odraženou zvukovou vlnou ve vlnovodu. Kmitočtová charakteristika pro přenos časově proměnné složky tlaku ze vstupního ústí k membráně mikrofonu může vykazovat nežádoucí zvlnění, které však lze zčásti vyrovnat například zatlumením ústí vlnovodu porézní nebo vláknitou zátkou.In conventional microphone probes with a cylindrical waveguide, unwanted interference between the progressive and reflected sound waves in the waveguide occurs as a result of the reflection of the sound wave from the waveguide outlet. The frequency response for transferring the time-varying pressure component from the inlet orifice to the microphone diaphragm may exhibit undesirable undulations, but may be partially compensated, for example, by cushioning the waveguide orifice with a porous or fibrous plug.

Výrazného vyrovnání zvlnění kmitočtové charakteristiky lze dosáhnout využitím československého autorského osvědčení č. 219 479, které řeší bezodrazové zakončení vlnovodu pomocí zakončovacího akustického obvodu vlnovodu, kterým se realizuje zatížení vlnovodu vlnovou impedancí prostředí. Obvod je vytvořen dutinou nad membránou měniče, akustickým odporem na konci vlnovodu a dalšími prvky vhodných velikostí.Significant equalization of the ripple of the frequency response can be achieved by the use of the Czechoslovak author's certificate No. 219 479, which solves the non-reflective waveguide termination by means of the waveguide terminating acoustic circuit, which realizes the waveguide load by the environmental impedance. The circuit is formed by a cavity above the transducer diaphragm, acoustic resistance at the end of the waveguide, and other elements of appropriate sizes.

Současné měření střední složky tlaku p a časově proměnné složky tlaku p v jediném úzce vymezeném místě ve vyšetřovaném prostoru, přičemž měření obou složek je prováděno odděleně, umožňuje česloslovenské AO č. 242 037.Simultaneous measurement of the mean pressure component p and the temporally variable pressure component p at a single narrowly defined place in the examined area, while the measurement of both components is performed separately, is enabled by the AOS No. 242 037.

Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že z distanční komůrky nad citlivým prvkem mikrofonní sondy, například kondenzátorovým mikrofonem, je vyvedeno spojení s dostatečným útlumem časově proměnného tlaku, které ústí do vyrovnávací komůrky, v níž je střední složka tlaku p stejná jako v distanční komůrce nad mikrofonem, čímž jsou vytvořeny podmínky pro její měření. Princip tohoto vynálezu je možno využít k měření obou složek, to je p_c a p_c, celkového tlaku v jediném místě v proudu plynu.The principle of the present invention is that a connection with sufficient time-varying pressure attenuation is provided from a spacer chamber above a sensitive microphone probe element, such as a condenser microphone, to a buffer chamber in which the mean pressure component p is the same as in the spacer chamber above microphone, which creates conditions for its measurement. The principle of the invention can be used to measure both components, i.e., p _c and _{c c} , of the total pressure at a single point in the gas stream.

Dosud známé tlakové sondy nedovolují současné měření všech tří složek tlaku, to je p , p_sa p_c v úzce vymezeném prostoru v proudu plynu. Měření těchto složek je možno provádět pomocí známých tlakových sond bud postupně, kdy se však může s časovým odstupem změnit charakter měřeného jevu, nebo současně dvěma dosud známými sondami, přičemž ústí sond však musí být od sebe dostatečně vzdálena tak, aby se sondy vzájemně neovlivňovaly, což zejména v případech proudění s velkými gradienty, kdy je okamžitý tlak p = p + p prostorově silně proměnný, například ve smykových proudech, vede ke značným chybám.The prior art pressure probes do not permit simultaneous measurement of all three pressure components, i.e. p, p _s and p _c in a narrow space in the gas stream. The measurement of these components may be carried out by means of known pressure probes either successively, but the nature of the measured phenomenon may change with time, or simultaneously by two known probes, but the orifices of the probes must be sufficiently far apart so that the probes do not interfere with one another which in particular in cases of large gradient flows where the instantaneous pressure p = p + p is spatially strongly variable, for example in shear currents, leads to considerable errors.

Mají-li být stanoveny současně, avšak odděleně tři složky tlaku, potřebné pro vyjádření u, u a tím i I_u v úzce vymezeném místě v proudu plynu, je nutné realizovat kombinovanou tlakovou sondu, zdokonalenou podle tohoto vynálezu. Obsahuje kryt s prodlouženou vstupní částí, ve které je vstupní ústí celkového tlaku s vlnovodem procházejícím v krytu uspořádanou vyrovnávací komůrkou celkového tlaku, a upevněným v přepážce, za níž jsou za sebou řazeny distanční komůrka a citlivý prvek tlakového měniče, přičemž je vyrovnávací komůrka celkového tlaku spojena s distanční komůrkou a s vývodem střední složky celkového tlaku.If the three pressure components required to express u, u and thus _u at a narrowly defined point in the gas stream are to be determined simultaneously but separately, it is necessary to realize a combined pressure probe improved according to the invention. It includes a cover with an extended inlet portion in which the total pressure inlet orifice with a waveguide extending in the housing is arranged by a total pressure equalization chamber and mounted in a partition behind which a spacer chamber and a sensitive pressure transducer element are arranged, the total pressure equalization chamber connected to the distance chamber and the outlet of the mean component of the total pressure.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že ve vstupní části kolem vlnovodu je upravena vyrovnávací komůrka statického tlaku spojená s vývodem střední složky statického tlaku a spojená otvory se statickým tlakem měřené atmosféry.The essence of the invention consists in that in the inlet part around the waveguide there is provided a static pressure equalization chamber connected to the outlet of the middle static pressure component and connected by openings with static pressure of the measured atmosphere.

Kombinovaná tlaková sonda podle vynálezu dává účinek podstatně větší, než účinek obou známých samostatných sond, neboř poskytuje novou kvalitativní možnost měření intenzity podélné turbulence I_u- Přitom nová tlaková sonda nevykazuje popsané nevýhody stávajících prostředků pro měření I_u, to je termoanemometrických sond a laser-dopplerovského anemometru, a umožňuje měření I v prostředí, kde dosud známé prostředky nelze použít.Combined pressure probe according to the invention yields significantly greater activity than the known effect of the two separate probes monoperoxycarbonate or provides a new quality to the measurement of the longitudinal turbulence intensity I _u - However, a new pressure probe does not have the described disadvantages of the existing means for measuring and _u, it is termoanemometrických probes and Laser- Doppler anemometer, and allows measurement even in environments where known means cannot be used.

Kombinovanou tlakovou sondu podle tohoto vynálezu je možno použít pro měření přibližných, to je méně přesných hodnot intenzity podélné turbulence v proudu plynu. Na rozdíl od termoahfcemometrických sond je tato sonda dostatečně robustní a odolná, takže ji lze použít i ve znečištěném, dvoufázovém či silně neizotermickém nebo agresivním prostředí a v prostředí s nebezpečným zářením. Citlivý element pro měření fluktuační složky tlaku je dostatečně chráněn před poškozením. Kombinovaná tlaková sonda nevyžaduje speciální úpravy měřicího prostoru, jako například laser-dopplerovský anemometr, a je tudíž použitelná nejen při laboratorních měřeních, ale též při měření ve vnitřních prostorách průtočných strojů, jako turbin a kompresorů, v potrubí a podobně. Sonda je dále výrobně levná.The combined pressure probe of the present invention can be used to measure approximate, i.e., less accurate, longitudinal turbulence intensity values in a gas stream. Unlike thermo-thermodynamic probes, this probe is robust and durable enough to be used in a polluted, biphasic or strongly non-isothermal or aggressive environment and in hazardous radiation environments. The sensitive element for measuring the fluctuating pressure component is sufficiently protected from damage. The combined pressure probe does not require special adjustments to the measuring space, such as a laser-doppler anemometer, and is therefore applicable not only for laboratory measurements but also for indoor measurements of flow-through machines such as turbines and compressors, in pipelines and the like. Furthermore, the probe is cheap to manufacture.

Podstatným zjednodušením měřeni I pomocí této kombinované tlakové sondy je to, že pro vyjádřeni X postačují pouze údaje, které poskytuje sonda - viz rovnice (8) a (8a) - a není nutná znalost dalších veličin, jako například hustoty prostředí £ a podobně.A substantial simplification of the measurement I with this combined pressure probe is that only the data provided by the probe - see equations (8) and (8a) - is sufficient to express X and no knowledge of other variables such as environmental density δ and the like is required.

Specifickou předností kombinované tlakové sondy podle vynálezu jsou možnosti jednoduchého měřeni intenzity a relativní intenzity podélné turbulence ve velmi malém místě měřeného prostoru, z čehož vyplývá vysoká rozlišovací schopnost změn turbulence v poli se silně proměnnými parametry v prostoru a vysoká rozlišovací schopnost turbulence malých měřítek. Specifickou předností sondy je možnost měření intenzity turbulence v prostředí, kde nelze použít přesnější laboratorní metody, a to pomocí jediné dostatečně odolné tlakové sondy minimálně ovlivňující charakter proudění.A specific advantage of the combined pressure probe according to the invention is the possibility of simple measurement of the intensity and relative intensity of longitudinal turbulence at a very small location of the measured space, resulting in high resolution of field turbulence variations with strongly variable space parameters and high resolution of small scale turbulence. The specific advantage of the probe is the possibility of measuring the intensity of turbulence in an environment where it is not possible to use more precise laboratory methods by means of a single sufficiently resistant pressure probe minimally affecting the flow pattern.

Provedení kombinované tlakové sondy upravené podle tohoto vynálezu je znázorněno na přiloženém výkresu, který představuje řez sondou.An embodiment of the combined pressure probe modified in accordance with the present invention is shown in the attached drawing, which is a cross-section of the probe.

V příkladu provedení obsahuje sonda vlnovod £ ve formě trubky, která může mít stálý průřez a nebo průřez měnící se směrem od vstupního ústí la k výstupnímu ústí Ve shodě s československým vynálezem PV 7591-84 je vlnovod £ pevně uložen v přepážce 2 a ústi do distanční komůrky £ mezi přepážkou 2 a citlivým prvkem £, například membránou tlakového měniče jj, například kondenzátorového mikrofonu. Tlakový měnič Z společně s přepážkou 2 a v ní upevněným vlnovodem £ jsou uloženy ve vhodně tvarovaném krytu £ s vyrovnávací komůrkou T_ celkového tlaku dostatečně velkého objemu, případně vyplněnou tlumicím materiálem.In the exemplary embodiment, the probe comprises a waveguide 4 in the form of a tube which may have a constant cross-section or a cross-section varying from the inlet orifice to the outlet orifice. In accordance with the Czechoslovak invention PV 7591-84, the waveguide is fixedly fixed in the partition 2 and a chamber 6 between the partition 2 and a sensitive element 6, for example a diaphragm of a pressure transducer 11, for example a condenser microphone. The pressure transducer Z together with the baffle 2 and the waveguide 6 fixed therein are housed in a suitably shaped housing 8 with a total pressure buffer chamber T of a sufficiently large volume, optionally filled with damping material.

Distanční komůrka 2 ^a vyrovnávací komůrka 7_ celkového tlaku jsou propojeny alespoň jednou kapilárou .8, která může být provedena v přepážce 2, v krytu £ nebo na jejich rozhraní a případně je vyplněna vhodným tlumicím materiálem. Toto kapilárové spojení lze nahradit průlinčitým materiálem. Po obou stranách přepážky 2 je v důsledku nenaznačeného spojení distanční komůrky 2 ^a prostoru za citlivým prvkem £ vytvořena rovnotlaká soustava s tlakem rovným střední hodnotě celkového tlaku p_c v proudu plynu v místě vstupního ústí la.The spacer chamber 2 ^{and the} total pressure equalization chamber 7 are connected by at least one capillary 8, which may be provided in the partition 2, in the housing 8 or at their interface and optionally filled with suitable buffer material. This capillary connection can be replaced by a porous material. On both sides of the partition 2, due to the unmarked connection of the spacer chamber 2 ^{and the} space behind the sensing element 8, an equilibrium system is formed with a pressure equal to the mean value of the total pressure p _c in the gas stream at the inlet orifice.

Časově střední celkový tlak p_o je z vyrovnávací komůrky J_ celkového tlaku přiváděn kanálkem 9, který však nemusí být integrální součástí krytu 6, k vývodu 10 celkového tlaku, jenž se obvyklým způsobem připojí na měřič tlaku, například kapalinový manometr. Namísto vývodu 10 celkového tlaku nebo přímo do vyrovnávací komůrky T_ celkového tlaku může být vestavěn citlivý prvek, například tlakový měnič, schopný měřit časově ustálený tlak, například piezorezistivní měnič. Měření časově proměnné složky celkového tlaku p_c, postupující vlnovodem JI k citlivému prvku £ tlakového měniče 5, zajištuje tento měnič, který se předepsaným způsobem připojí na obvyklé měřicí přístroje.Time averaged total pressure p _o is a buffer chamber j total pressure fed a channel 9, which may not be integral with the housing 6, the pin 10 of the pressure, which is the usual way connected to a pressure gauge, such as a liquid manometer. Instead of the total pressure outlet 10 or directly into the total pressure equalization chamber T, a sensitive element, for example a pressure transducer capable of measuring a time-stable pressure, for example a piezoresistive transducer, may be incorporated. Measurement of the time varying component of the total pressure P _C advancing it to the waveguide element £ sensitive pressure transducer 5, the inverter ensures that the prescribed manner connected to a conventional measuring apparatus.

Kryt £ je protažen do vstupní části 6a, zpravidla válcové, v níž je pevně uloženo vstupní ústi la vlnovodu £. Vstupní část 6a je opatřena jedním nebo více otvory 11 pro snímání statického tlaku. Tyto otvory 11 ústí do vyrovnávací komůrky 12 statického tlaku, umístěné ve vstupní části 6a, například ve tvaru souosé trubky, obklopující vlnovod JL. Taťo vyrovnávací komůrka 12 statického tlaku je samostatným kanálkem 13 připojena k vývodu 14 statického tlaku, který se obvyklým způsobem připojí k měřiči tlaku, například kapalinovému manometru, popřípadě je namísto vývodu 14 statického tlaku vestavěn citlivý prvek, například tlakový měnič, schopný měřit časově ustájený tlak, například piezoresitivní měnič.The cover 6 extends into an inlet portion 6a, generally cylindrical, in which the inlet mouth 1a of the waveguide 6 is fixed. The inlet portion 6a is provided with one or more openings 11 for sensing static pressure. These openings 11 open into a static pressure equalization chamber 12 located in the inlet portion 6a, for example in the form of a coaxial tube surrounding the waveguide 11. This static pressure equalization chamber 12 is connected via a separate channel 13 to a static pressure outlet 14, which is connected in a conventional manner to a pressure gauge, for example a liquid manometer, or a sensitive element, for example a pressure transducer capable of measuring time stable pressure , for example a piezoresitive transducer.

Kombinovaná tlaková sonda podle tohoto vynálezu může být provedena jako přímá sonda, to je s přímou osou, jak je znázorněno na přiloženém výkresu, popřípadě s osou nepřímou, například ohnutou o 90°, jak je obvyklé u známých tlakových sond pro měření v proudu plynu. Geometrický tvar vstupní části 6a krytu £ sondy odpovídá obvyklému provedení pro tyto známé tlakové sondy.The combination pressure probe of the present invention may be a straight probe, i.e. with a straight axis as shown in the accompanying drawing, optionally with an indirect axis, e.g., bent by 90 °, as is usual with known pressure probes for gas flow measurement. The geometrical shape of the inlet portion 6a of the probe housing 6 corresponds to the conventional design for these known pressure probes.

Činnost kombinované tlakové sondy podle vynálezu lze popsat takto:The operation of the combination pressure probe according to the invention can be described as follows:

Ve vstupním ústí la vlnovodu £ umístěném do proudu plynu působí okamžitý celkový tlak P_c, sestávající z časově střední složky celkového tlaku p_c a z časově proměnné složky celkového tlaku p_c< přičemž P_c = P_c + P_c· Časová střední složka celkového tlaku p_c se vyrovnává ve vnitřním prostoru sondy, sestávajícím z vnitřního prostoru vlnovodu £, distanční komůrky £ a vyrovnávací komůrky £ celkového tlaku, jakož i z prostoru za membránou tlakového měniče £. Velikost střední složky celkového tlaku p_c se stanoví tlakoměrným přístrojem, umístěným .bud přímo ve vyrovnávací komůrce £ celkového tlaku, nebo připojeným k vývodu 10 celkového tlaku, spojeným kanálkem £ s rovnotlakým vnitřním prostorem sondy. Vhodným přístrojem je například diferenciální mynometr.The intake port la waveguide £ placed into the gas flow acting instantaneous total pressure P _c, consisting of a temporally central component of the total pressure P _c and the time variable component of the total pressure P _{C <where} P _c = P _c + P _c · Time central component of the total pressure p _c is equalized in the inner space of the probe, consisting of the inner space of the waveguide 6, the spacer chamber 6 and the total pressure equalization chamber 6, as well as the space behind the diaphragm of the pressure transducer 6. Size central component of the total pressure P _c is determined pressure measuring device, that is either located within buffer chamber £ total pressure, or connected to pin 10 of the pressure, associated with channel £ rovnotlakým interior of the probe. A suitable instrument is, for example, a differential mynometer.

Časově proměnná složka celkového tlaku p_c, působící na vstupní ústí la vlnovodu £, vyvolává ve vlnovodu £ postupující akustické vlny šířící se od vstupního ústí la k tlakovému měniči £. K proudění plynu vlnovodem £ nedochází, pokud p_c = konstantní.The time-varying component of the total pressure p _c acting on the inlet orifice 1a of the waveguide 4 causes acoustic waves propagating from the inlet orifice 1a to the pressure transducer 6 in the waveguide. Gas flow through the waveguide 6 does not occur if p _c = constant.

Časově proměnná složka celkové tlaku p_c, působící na vstupní ústí la sondy, se v důsledku předané hybnosti mění na akustický tlak, přičemž časové změny celkového tlaku p_c a akustic kého tlaku v trubce jsou prakticky stejné, až na důsledky odrazu zvukové vlny ve výstupním ústí lb vlnovodu £. Odraz zvukových vln od výstupního ústí lb je možno zmenšit na minimum aplikací pomocného akustického obvodu podle československého autorského osvědčení 219 479.The time-varying component of the total pressure p _c acting on the inlet orifice 1a of the probe changes into acoustic pressure due to the momentum transmitted, the time changes of the total pressure p _c and the acoustic pressure in the pipe being practically the same, mouth of the waveguide 6b. The reflection of the sound waves from the outlet orifice 1b can be reduced to a minimum by the application of an auxiliary acoustic circuit according to the Czechoslovak author's certificate 219 479.

V důsledku vyrovnání středního tlaku po obou stranách membrány měří tlakový měnič £ pouze časově proměnnou složku celkového tlaku p_c, působící na vstupní ústí la sondy.By equalizing the mean pressure on both sides of the diaphragm, the pressure transducer 6 measures only the time-varying component of the total pressure p _c acting on the inlet orifice 1a of the probe.

Stejně jako při obvyklém měření střední složky statického tlaku p_g pomocí známých sond statického tlaku, působí na vstupní ústí 6a sondy v otvorech 11 okamžitý statický tlak p_g, sestávající ze střední složky statického tlaku p_g a z časově proměnné složky statického tlaku p . Střední složka statického tlaku p_g se vyrovnává ve vnitřním prostoru sondy, sestávajícím z vyrovnávací komůrky 12 statického tlaku a z kanálku 13 a její velikost se stanoví tlakoměrným přístrojem, umístěným bud přímo na konci kanálku ££, nebo připojeným k vývodu 14 statického tlaku.As in the conventional measurement of the mean component of the static pressure P _g using known probes the static pressure acting on the inlet opening 6a of the probe 11 in the openings instantaneous static pressure P _g, consisting of a central component of the static pressure P _g and the time varying component of the static pressure p. Central component of the static pressure P _g is equalized in the inner space of the probe, consisting of an equalizing chamber 12 of the static pressure from the channel 13 and its size is determined pressure measuring device disposed either directly on the end of the channel ££, or connected to an outlet 14 of static pressure.

Vhodným přístrojem je například opět diferenciální manometr, udávající přímo rozdíl (p - p ) . v důsledku vnitřního tlumeni celé soustavy pro měřeni p_g se časově proměnná složka statického tlaku p_g středuje a jako samostatný údaj se neuplatňuje.A suitable instrument is again a differential pressure gauge indicating directly the difference (p - p). due to internal damping of the entire system for measuring P _g, the time variable component of the static pressure P _g and the centers as a separate figure is not applicable.

Kombinovaná tlaková sonda podle tohoto vynálezu tedy měří současně, avšak odděleně tři složky tlaku: střední hodnotu celkového tlaku p_c, střední hodnotu statického tlaku p_g a časově proměnnou, tj. fluktuační složku celkového tlaku p_c· Při použití kondenzátorového mikrofonu jako tlakového měniče £ a při použití obvyklých měřicích přístrojů pro zpracování signálu z mikrofonu, jako je zvukoměr, mikrofonní zesilovač a podobně, je měřený signál upraven elektronickou cestou tak, že na výstupu z přístroje je zobrazena již přímo efektivní hodnota časově proměnného tlaku ρζ, definovaná analogicky k rovnici (2) vztahemThus, the combined pressure probe of the present invention measures simultaneously, but separately, three pressure components: mean total pressure p _c , mean static pressure p _g, and a time-varying, i.e., fluctuating component of total pressure p _c . and using conventional measuring instruments to process the microphone signal, such as a sound level meter, microphone amplifier and the like, the measured signal is electronically adjusted so that the effective value of the time-varying pressure ρζ, defined analogously to the equation ( 2) relationship

(4)(4)

Z p_c a p_g je možno určit střední složku podélné rychlosti u obvyklým postupem s použitím rovnice (3), to je výpočtem například na základě údaje z diferenciálního manometru nebo jednoduchého elektrického obvodu pro vyjádření rozdílu (p_c - p_g), jsou-li pro měření p_c a p_g použity tlakové měniče, například piezorezistivní tlakové měniče.From p _c and p _g it is possible to determine the mean longitudinal velocity component by the usual procedure using equation (3), ie by calculating, for example, from a differential pressure gauge or a simple electrical circuit to express the difference (p _c - p _g ) Pressure transducers, for example piezoresistive pressure transducers, are used to measure p _c and _g .

Pro časově proměnnou složku celkového tlaku ρθ, respektive pro její efektivní hodnotu p£, měřenou pomocí tlakové sondy podle vynálezu, platí = ý [uú + u²/2j (5)For the time-varying component of the total pressure ρθ, or its effective value p £, measured by means of a pressure probe according to the invention, = ý [uú + u ² / 2j (5)

Kvadratický člen u²/2 v rovnici (5) je ve srovnání se zbývajícím členem uu v obvyklých případech turbulentních proudů veličina malého řádu, kterou lze zanedbat, a tudíž platí přibližně (6)Quadratic u ^2/2 in equation (5) is compared with the remaining member uu in usual cases, a small quantity of turbulent currents of the order which can be neglected, and thus applies approximately (6)

Pro obvyklé případy turbulentních proudů se slabým akustickým polem oprávněně předpokládáme, že fluktuace statického tlaku jsou veličiny malé ve srovnání s fluktuacemi dynamického čili náporového tlaku, v nichž je hlavním Činitelem u. Potom z rovnice (3) a (6) vyplývá vztah pro aproximativní hodnotu intenzity podélné turbulence u, měřené sondouFor the usual cases of turbulent currents with a weak acoustic field, we justifiably assume that the fluctuations of static pressure are small compared to fluctuations of the dynamic or surge pressure, in which u is the principal factor. longitudinal turbulence intensity u measured by the probe

AAND

Aproximativní hodnota relativní intenzity podélné turbulence I_u, definovaná v rovnici (1) , měřená sondou podle vynálezu, je dána závislostíThe approximate value of the relative intensity of longitudinal turbulence I _u , defined in equation (1), measured by the probe according to the invention, is given by

ΛΛ

Pc ²⁽P_C P₈’ (8)Pc ^{2 (} P _C P ₈ ') (8)

Přístroje, obvykle používané pro měření časově proměnného tlaku pomocí mikrofonů, jako jsou zvukoměr, mikrofonní zesilovač a podobně, nevyjadřují zpravidla efektivní hodnotu fluktuaci tlaku p přímo, ale ve formě hladiny fluktuací tlaku L, definovanéInstruments commonly used to measure time-varying pressure with microphones, such as sound level meters, microphone amplifiers and the like, generally do not express the effective value of pressure fluctuation p directly, but in the form of a pressure fluctuation level L defined by

AAND

L - 20 log -Š— (9) ^po kde p'^- je normalizovaný referenční tlak o hodnotě $ = 2.10 Pa. Jestliže hodnotě p odpoO θ A _v vídá podle definičního vztahu (9) hladina L_c, pak lze závislost (7) a (8) pro u a I_u, měřené sondou, upravit pro přímo čtené hodnoty L_c a (p_c - p_g) naL - 20 log -Š— (9) ^p o where p ' ^- is a normalized reference pressure of $ = 2.10 Pa. If the value p disconnects θ _A Vida by definition equation (9), the level L _C, then it is the dependence (7) and (8) u I _u, measured by the probe, adapted to direct reading of the values of L _c and (p _c - p _g ) on

5=2. 10'⁵ . 10^<Lc^/20) . [2$>(p_c - p_g)] ^1/2 5 = 2. 10 ' ⁵ . 10 ^(L ^{/ 20)} . [2 $> (p _c - p _g )] ^1/2

C(l_c - 100)/20] ^Iu <Pc - p_s>C ( _1c -100) / 20] ^Iu <Pc-p _s >

(7a) (8a)(7a)

V důsledku popsaných vlastností a specifických předností má kombinovaná tlaková sonda podle vynálezu uplatnění jak ve výzkumu, tak i v průmyslové oblasti a ve zkušebnictví. Uplatnění sondy je možné v experimentech v mechanice plynů, ve vnitřní i vnější aerodynamice a v technické diagnostice. Z hlediska průmyslu je využiti sondy možné zejména v automobilovém, leteckém a vzduchotechnickém průmyslu, ve stavbě motorů a průtočných strojů a při diagnostice turbulentních proudů plynů a par.Due to the described characteristics and specific advantages, the combined pressure probe according to the invention has applications in both research and industrial applications and in testing. The probe can be used in experiments in gas mechanics, in internal and external aerodynamics and in technical diagnostics. From the industrial point of view, the use of the probe is possible especially in the automotive, aerospace and ventilation industry, in the construction of engines and flow machines and in the diagnosis of turbulent gas and vapor flows.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Combination pressure probe containing! a housing with an elongated inlet portion in which the total pressure inlet is with a waveguide passing through the total pressure equalization chamber arranged in the housing and mounted in a partition behind which a spacer chamber and a pressure transducer sensitive element are connected, the total pressure equalization chamber being connected with a spacer chamber and a medium pressure component outlet, characterized in that in the inlet part (6a) around the waveguide (1) a static pressure compensation chamber (12) is connected to the medium pressure component outlet (14) and connected through openings (11) with static pressure of the measured atmosphere.