Датчики быстроизменяющегося давления на основе силового действия струи

Статические и динамические характеристики быстродействующих пневматических цифровых систем определяют с помощью пневмогальванометрических датчиков, состоящих из пневмооптических преобразователей, электрических мостовых или дифференциальных схем и магнитоэлектрических гальванометров. Изложены материалы теоретического и экспериментального исследований пневмооптического преобразователя, принцип действия которого основан на использовании эффекта силового действия струи на пластину ограниченных размеров, соизмеримых с площадью контакта струи и пластины. На основании равенства момента силы действия струи и противодействующего момента растяжки, на которой закреплена пластина, определены чувствительность пневмооптического преобразователя и другие статические характеристики: линейность, диапазон измерения и иные параметры, необходимые для расшифровки показаний, вычисления погрешности и калибровки шкалы. Собственная частота достаточна для контроля динамических процессов, управляемых пневматическими системами. Для проектирования преобразователя предложено использовать совокупный критерий добротности, равный произведению чувствительности на квадрат собственной частоты. Значение добротности позволяет определить оптимальные конструктивные параметры, обеспечивающие приемлемые статические и динамические характеристики. Для подтверждения применимости теоретического расчета проведены экспериментальные исследования.

Литература

[1] Макаров В.А., Королев Ф.А., Тютяев Р.Е., Макаров А.В. Датчик регистрации пневмоимпульсов низкого давления. Пат. 2713087C1 РФ, 2020, бюл. № 4.

[2] Коробов В.Б. Теория и практика экспертных методов. Москва, ИНФРА-М, 2019. 281 с.

[3] Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков В.С. Теплотехнические измерения и приборы. Москва, Изд-во МЭИ, 2005. 460 с.

[4] White F.M. Fluid Mechanics. McGraw-Hill, New York, 2008. 885 p.

[5] Мордасов М.М., Савенков А.П., Чечетов К.Е. Определение коэффициента расхода при истечении газа из отверстий малого диаметра. Инженерная физика, 2014, № 1, с. 13–18.

[6] Farmer T. Structural Studies of Liquids and Glasses Using Aerodynamic Levitation. Springer International Publishing, XIV, 2015. 113 p.

[7] Becher T., Neubert M., Rothne L., Shao D.Y. Effective field theory for jet processes. Phys. Rev. Lett., 2016, vol. 116, no. 19, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.192001

[8] Pritchard P.J. Fox and McDonald’’s Introduction to Fluid Mechanics. John Wiley & Sons Inc., New York, 2011. 899 p.

[9] Hwang H.Y., Irons G.A. A Water Model Study of Impinging Gas Jets on Liquid Surfaces. Metallurgical and Materials Transactions, 2012, vol. 43, pp. 302–315.

[10] Iulia R.D., Ioana L.O., Diana B., Corneliu B. Impact of Newtonian Liquid Jets on Smooth and Patterned Solid Walls. Energy Procedia, 2017, vol. 112, pp. 186–193, doi: 10.1016/J.EGYPRO.2017.03.1081

[11] Blaizot J.-P., Mehtar-Tani Y. Renormalization of the jet-quenching parameter. Journal of Physics Conference Series, 2015, vol. 612(1), pp. 202–229, doi: 10.1088/1742-6596/612/1/012003

[12] Camassa R., Lin Z., McLaughlin R. M., Mertens K., Tzou C., Walsh J., White B. Optimal mixing of buoyant jets and plumes in stratified fluids: theory and experiments. Journal of Fluid Mechanics, 2016, vol. 790, pp. 71–103, doi: https://doi.org/10.1017/jfm.2015.720

[13] Чечетов К.Е. О взаимодействии турбулентной струи газа с поверхностью жидкости. Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент. Матер. 7-й Междунар. науч.-инновационной молодежн. конф., Тамбов, 28–30 октября 2015, Тамбов, Тамбовский государственный технический университет, 2015, с. 274–276.

[14] Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний. Москва, 1964. 438 с.

[15] Макаров В.А., Тютяев Р.Е., Асадова Ю.С. Добротность автоматических газоаналитических течеискателей. Scientific Review. Proceedings of the international scientific conference, Karlovy Vary–Moscow, 29–30 мая 2015, с. 70–81.