|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы методам пассивной защиты, минимизация же погрешностей при воздействии медленно меняющихся влияющих факторов обычно решается схемными методами. Рассмотрим несколько примеров построения узлов, предохраняющих датчиковую аппаратуру от воздействия влияющих факторов. При измерении медленно меняющихся давлений на датчик, как правило, воздействуют пульсации давления и вибрации. Для ликвидации или уменьшения их мощности в частотных диапазонах, наиболее критичных для датчиков, применяют механические и акустические фильтры различных конструкций. Для защиты датчиков давления от высокочастотной пульсации наиболее широкое применение нашли фильтры, представляющие собой длинные подсоединительные трубки равного сечения. Параметры фильтра выбирают такими, чтобы собственная частота его удовлетворяла неравенству coq > бсОф, где coq - собственная частота датчика; сОф - собственная частота фильтра. Расчет параметров фильтра в зависимости от рабочей среды (газ, жидкость или смесь жидкости с газом) производится соответственно по формулам (5.6), (5.7) и (5.8). Зависимость собственной частоты фильтра <Вф от его длины / при выполнении неравенства бо > О, Id, где бо - толщина стенок фильтра; d - внутренний диаметр фильтра с жидкостным или газовым заполнением, представлена на рис. 5.10. Расчетные и экспериментальные данные показывают, что уже при длине трубки 100 см собственная частота фильтра /о не превышает 50 Гц. А если при этом степень успокоения Р > 0,6, что достигается при заполнении трубок веществами, обладающими большой вязкостью, то для гармонических сигналов, по аналогии с электрическими фильтрами, на частоте среза = = 1/2пТ, где Т - период пульсаций, мощностью сигнала помех уже можно пренебречь. Прочностной расчет фильтров здесь не дается, так как он подробно изложен в работе [13] для трубок, представляющих собой длинную тонкостенную оболочку. Подобные фильтры, обладая достаточно большой длиной, имеют значительный столб жидкости, который при воздействии вибрационных перегрузок дает ложные пульсации. Когда частота вибрационных перегрузок значительно больше или меньше собственной частоты фильтра, ими можно пренебречь, однако при частотах, близких к резонансной частоте фильтра, эти перегрузки могут вызвать, за счет ложных пульсаций, значительные погрешности датчика. Так при гармоническом характере вибраций X = sin (oj, где - амплитуда вибрационных колебаний, пульсация давления, возникающая в полости датчика за счет виброускорений массы жидкости, будет Р = р/йвю! sin сов = р1а sin ов где р - плотность жидкости; а - = ч)а - амплитуда виброускорений; - частота вибраций. Формула дана для схемы, когда направление воздействия вибраций совпадает с осью фильтра. В общем случае, когда трубопровод изогнут и закреплен неподвижно на каком-то расстоянии от заборного штуцера (рис. 5.11), пульсации давления в полости датчика выражаются формулой Р = ров Sin kJ cLe cos a ell, у х л Штуцер  Рис. 5.11. Общин случай крепления трубопровода (стрелки указывают направление воздействия вибрации) где Св - амплитуда перемещений элементов трубки; а - угол между направлением виброускорений и осью элемента трубки. В связи с изложенным выше для исключения вредного влияния ложных пульсаций в практике измерения обычно используют демпферы. Широкое применение для этих целей нашли малогабаритные пластинчатые демпферы (рис. 5.12). Конструкция их позволяет обеспечить широкий диапазон коэффициентов демпфирования. Еще один мощный воздействующий фактор-вибрация, от которой зачастую необходимо защищать датчиковую аппаратуру; пассивную защиту от нее также осуществляют механическими фильтрами. Современная тенденция к увеличению удельной энергоемкости энергетических объектов приводит к резкому возрастанию амплитуд и частот виброускорений, возникающих при работе этих объектов. Зависимость амплитуды виброперегрузок от частоты для большинства механических установок имеет вид, показанный на рис. 5.13. Конструктивно механические фильтры представляют собой различного рода подвески, пружины, рессоры, выполненные из спе- 10 -   Рис. 5.12. Малогабаритный пластинчатый демпфер: 1 - корпус; 2 - фильтр; 3 - пластина с двумя отверстиями; 4 - пластина с одним отверстием; 5 - прокладка; 6 - головка 50/,иГи, Рис. 5.13. Зависимость амплитуды виброперегрузок от частоты  Jpej 6) Рис. 5.14. Конструктивная схема и частотная характеристика простейшего механического фильтра Рис. 5.15. Распределение температуры по длине теплового фильтра циальных сталей, определенным образом формированных клубков стальной проволоки, резины, тканей как натуральных, так и искусственных, жидкостей, помещенных в специальные сосуды, и т. д. Ориентировочный расчет таких систем можно выполнить по известным формулам для простейших колебательных систем. На рис. 5.14, а приведена упрощенная схема механического фильтра, имеющего сосредоточенную массу т и обладающего определенной жесткостью. Такая система будет характеризоваться частотной характеристикой, показанной на рис. 5.14, б. Видимо, механический фильтр будет оптимально работать при частоте возмущающей силы как минимум выше /рд, определение которой представляет безусловный интерес. Значение резонансной частоты для такой механической системы можно определить [131] из соотношения рез 2nVmP где Р - податливость (отношение прогиба к силе). Отметим формальное сходство записанного соотношения с формулой определения резонанса в электрической LC цепи: /рез ~ Выражение (5.19) в ином виде можно записать как (5.19) где g = 9,8 м/с; /4„ - статический прогиб. 124 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |