ebook Teoretyczne i praktyczne aspekty kształtowania statycznych właściwości metrologicznych pneumatycznych przetworników długości... Czesław Jermak

Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej

Rok wydania: 2012

Tematem rozprawy są statyczne właściwości metrologiczne pneumatycznych przetworników długości. W części obejmującej przegląd literatury (rozdział 2) dokonano analizy dotychczasowego stanu wiedzy w zakresie teorii i praktyki oddziaływania na właściwości metrologiczne, opisano zjawiska zachodzące podczas przepływu powietrza przez elementy konstrukcyjne przetwornika, zwracając uwagę na ich wpływ na parametry metrologiczne, dokonano przeglądu stosowanych obecnie modeli matematycznych, wskazując na rozbieżności między wynikami ich zastosowania a wynikami doświadczeń. W rozdziale 3 zaprezentowano stosowane przez autora metody badań i analiz oraz stanowiska badawcze. Obszerną część pracy poświęcono opisowi wyników eksperymentalnego wykorzystania różnych metod kształtowania właściwości metrologicznych (rozdział 4). W związku z tym analizowano wpływ ciśnienia zasilania, średnic dysz wlotowej i pomiarowej, średnicy czoła dyszy pomiarowej, stożkowego ukształtowania powierzchni czołowej dyszy pomiarowej oraz kąta pochylenia czoła dyszy pomiarowej. Wyprowadzono zależności opisujące współrzędne zarysu dyszy pomiarowej przetwornika, którego charakterystyka statyczna spełnia warunek liniowości. W części teoretycznej rozprawy (rozdział 5) opracowano model matematyczny przetwarzania statycznego oparty na drugich parametrach krytycznych przepływu oraz uwzględniający straty w elementach przepływowych przetwornika. Ustalono związek między wielkościami charakteryzującymi wymiary geometryczne dysz a drugimi parametrami krytycznymi przepływu, co pozwoliło na uzyskanie prostego opisu właściwości przepływowych tych elementów. Uzupełnieniem modelu jest opis algorytmu oprogramowania służącego do obliczeń charakterystyki statycznej i strat przepływu. Opracowane zależności zweryfikowano z wynikiem pozytywnym. Dokonano analizy niepewności pomiaru długości z wykorzystaniem przetworników o różnych parametrach metrologicznych. Metodę symulacji cyfrowej uzupełnioną badaniami eksperymentalnymi wykorzystano do analizy rozkładów ciśnienia i prędkości w komorze pomiarowej przetwornika. Dzięki temu określono położenie punktu pomiaru ciśnienia najkorzystniejsze ze względu na minimalne fluktuacje mierzonej wielkości. Problematykę pomiaru fluktuacji ciśnienia pomiarowego rozszerzono, uwzględniając ustalenie minimalnego czasu pomiaru koniecznego do zarejestrowania zmierzonej długości z określoną niepewnością. W rozdziale 6 przedstawiono opis konstrukcji i zasady działania autorskich rozwiązań pneumatycznych przetworników długości oraz systemów pomiarowych z ich zastosowaniem, a także wyniki przeprowadzonych przez autora badań tych urządzeń.

Spis treści ebooka Teoretyczne i praktyczne aspekty kształtowania statycznych właściwości metrologicznych pneumatycznych przetworników długości...

Streszczenie 5
Wykaz ważniejszych oznaczeń 6
Podziękowania 9

1. Wprowadzenie 11

2. Budowa i zasada działania pneumatycznych ciśnieniowych przetworników długości 16

2.1. Konstrukcje przetworników pneumatycznych 16
2.2. Charakterystyka procesów zachodzących w elementach przepływowych przetwornika 19
2.2.1. Charakterystyka zjawisk termo- i gazodynamicznych w dyszach wlotowych 19
2.2.2. Charakterystyka strat przepływu powietrza w zespole dysza pomiarowa–przesłona 28
2.2.3. Struktura rozkładu ciśnienia i prędkości w komorach o ograniczonej i nieograniczonej objętości 35
2.2.4. Przegląd stosowanych modeli matematycznych przetwarzania statycznego 37
2.2.5. Ocena zakłóceń w przebiegach charakterystyk metrologicznych pneumatycznych przetworników długości 42
2.3. Podsumowanie 47

3. Metodyka badań i analiz 49

3.1. Charakterystyka stosowanych metod i aparatury badawczej 49
3.2. Stanowisko do wyznaczania charakterystyk statycznych 49
3.3. Stanowisko do pomiaru rozkładu ciśnienia i temperatury na powierzchni przesłony 52
3.4. Stanowisko do pomiaru rozkładu ciśnienia w komorze przetwornika 53
3.5. Stanowisko do wyznaczania charakterystyk przepływowych dysz oraz zespołu dysza pomiarowa–przesłona 54
3.6. Ocena niepewności pomiarów 56

4. Badania doświadczalne 65

4.1. Metody oddziaływania na statyczne właściwości metrologiczne pneumatycznych przetworników długości 65
4.2. Wpływ ciśnienia zasilania 65
4.3. Analiza wpływu średnicy dyszy pomiarowej d_p 68
4.4. Analiza wpływu średnicy dyszy wlotowej d_w 70
4.5. Analiza wpływu unormowanej średnicy czoła dyszy pomiarowej D_c 74
4.6. Wpływ promieniowego przejścia z powierzchni czoła w otwór dyszy pomiarowej 76
4.7. Korekcja kształtu powierzchni czołowej dyszy pomiarowej 78
4.8. Pochylenie osi dyszy pomiarowej względem powierzchni przesłaniającej 95
4.9. Podsumowanie 100

5. Modelowanie charakterystyk statycznych pneumatycznych przetworników długości 102

5.1. Koncepcja opisu przepływu w dyszy wlotowej 102
5.2. Propozycja metody obliczania strat w komorze pomiarowej i w zespole dysza pomiarowa–przesłona 106
5.3. Algorytm obliczania charakterystyki statycznej 111
5.4. Badania symulacyjne i doświadczalne rozkładu ciśnienia w komorze pomiarowej 117
5.5. Podsumowanie 125

6. Opis autorskich rozwiązań przyrządów i systemów pomiarowych 127

6.1. Opis rozwiązań konstrukcyjnych pneumatycznych przetworników długości 127
6.1.1. Przetwornik z dyszami pomiarowymi o niekołowym przekroju kanału przepływowego 127
6.1.2. Przetwornik z dyszą ukośną 130
6.1.3. Przetwornik dwudyszowy z dyszami ukośnymi 132
6.1.4. Przetwornik eżektorowy 135
6.1.5. Przetwornik z dyszą szczelinową 137
6.2. Zastosowania przetworników do pomiarów długości 139
6.2.1. Przyrząd do pomiarów pneumatycznych Pneutronik 139
6.2.2. System do pomiaru odchyłki okrągłości i średnicy tulei cylindrowych 142
6.2.3. Komputerowy system pomiarowy GeoForm 146
6.2.4. Komputerowy system do pomiarów pneumatycznych PneuStar 149
6.2.5. System do pomiaru zarysu 152
6.3. Podsumowanie 154

Zakończenie 155
Literatura 158
Summary 171