一种毛细管路气阻测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种毛细管路气阻测量装置及测量方法。本发明专利技术包括二级串联闭环稳压气源、测量模块、硬件控制系统以及计算机。由二级串联闭环稳压气源提供高准确度和稳定性气压；由测量模块测量毛细管路输入端与输出端的温度、气压以及通过毛细管路的流量，独立设计的连接件可将管路连接与传感器安装对管路内气体流动的影响降至最小，提高了测量结果的精度；由硬件控制系统实现二级串联闭环稳压气源的闭环控制、管路压力的调节以及传感器数据的传输；由计算机程序根据公式R＝λρl/A计算气阻值，在完成一次测量后，保存数据并绘制不同输入气压下气阻的特性曲线，同时可分析气阻特性。

A measuring device and method of capillary gas resistance

The invention discloses a capillary pipeline air resistance measuring device and a measuring method. The invention includes a two-stage series closed-loop stabilized pressure air source, a measurement module, a hardware control system and a computer. High accuracy and stable air pressure are provided by two-stage series closed-loop stabilized pressure gas source; the temperature and air pressure at the input and output ends of the capillary pipe and the flow through the capillary pipe are measured by the measurement module, and the independently designed connector can minimize the impact of pipeline connection and sensor installation on the air flow in the pipe and improve the accuracy of the measurement results; it is realized by the hardware control system The closed-loop control of the two-stage series closed-loop stabilized pressure gas source, the regulation of the pipeline pressure and the transmission of the sensor data; the gas resistance value is calculated by the computer program according to the formula r = \u03bb\u03c1 L / A, after the completion of a measurement, the data is saved and the characteristic curve of the gas resistance under different input air pressure is drawn, and the gas resistance characteristics can be analyzed at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种毛细管路气阻测量装置及测量方法
本专利技术涉及分析及测量控制
，尤其是涉及一种毛细管路气阻测量装置及测量方法。
技术介绍
在超精密加工及超精密检测
，无论是精密加工，还是测量仪器，都对机械部分提出了十分苛刻的要求。实践证明，气体静压润滑技术具有速度快、精密度高、摩擦损耗小、耐高低温及耐原子辐射、无污染或少污染、寿命长、结构简单等显著优点。然而，气体静压润滑技术存在承载能力低、刚度小及稳定性差等重大技术难题。气体静压节流器是实现气体静压润滑技术的核心部件，因此正确而合理地选取和计算气体静压节流器的结构和参数，是气体静压系统设计中必不可少的重要内容。传统对气体静压节流器承载力、刚度和稳定性的研究主要采用理论计算、数值仿真和实验观察等方法，然而这些方法存在计算量大、仿真时间长、灵活性差等缺点。近几年，为研究管路内流体的一些运动状态问题，很多学者将管道中的压力、流量与电路中的电压、电流相关联，建立管道系统的等效电路模型，继而实现重要参数的简化计算，这种类比尤其在液压系统中得到广泛应用。基于等效电路模型在不可压缩流体系统中的成功应用，为此有必要研究可压缩流体系统的等效电路模型。通过建立气体静压节流器的等效电路模型，为气体静压节流器的承载力、刚度和稳定性的计算提供了更为简便且具有较高精度的方法。传统对气体静压节流器等效电路模型的建立主要是针对气膜压力分布，在不考虑启动和停止两个瞬态过程的情况下，将气阻等效为线性元件，采用仿真、数值和实验结合的方式，由等效电路模型重建气膜压力分布，与仿真结果和实验结果进行对比，以此验证等效电路模型的正确性。然而，由于气体的可压缩性以及节流器内部结构的复杂性，气阻实际呈现非线性，同时传统理论中未对气阻进行准确的定义，导致利用等效电路模型进行计算时存在较大误差。本文将气阻定义为一个由管路尺寸决定的参数，同时受到气体密度与沿程阻力系数的影响，其定义式为R＝λρl/A，其中R为气阻值，λ为沿程阻力系数，ρ为气体密度，l为管路长度，A为管路截面积。由于节流器内部多为毫米级别的圆柱形流道，因此有必要研制一种高精度毛细管路气阻测量装置及测量方法，研究气阻R与气体密度ρ、沿程阻力系数λ、管路长度l和管路截面积A之间的关系，为气体静压节流器等效电路模型的建立提供重要基础。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种毛细管路气阻测量装置及测量方法，解决了毛线管路气阻测量困难以及精度不高的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术中的测量装置包括二级串联闭环稳压气源、测量模块、硬件控制系统以及计算机。所述的二级串联闭环稳压气源与测量模块通过气管连接；所述的测量模块用于采集被测毛细管路输入端与输出端的温度、压力以及通过毛细管路的流量；所述的硬件控制系统用于二级串联闭环稳压气源的闭环控制、管路压力的调节以及传感器数据的传输；所述的计算机用于气阻值计算与气阻特性分析。所述的测量模块包括空气过滤阀、油雾分离器、电气比例阀、起始段毛细管路、入口温度传感器、入口连接件、入口压力传感器、被测毛细管路一、单耳无极卡箍、被测毛细管路二、出口连接件、出口压力传感器、出口温度传感器、流出段毛细管路、气体质量流量计、电流信号发生器、铝型材支架、渐扩喷嘴。所述的空气过滤阀、油雾分离器和电气比例阀可直接配合连接，所述的电气比例阀的输出端与所述的起始段毛细管路相连，起始段毛细管路的输出端与所述的入口连接件的输入端相连，入口连接件的输出端与所述的被测毛细管路一的输入端相连，所述的入口温度传感器和所述的入口压力传感器通过螺纹连接方式安装于入口连接件侧面盲孔处，所述的被测毛细管路二的输出端与所述的出口连接件的输入端相连，被测毛细管路一和被测毛细管路二通过所述的单耳无极卡箍进行连接、固定，所述的出口温度传感器与所述的出口压力传感器通过螺纹连接方式安装于出口连接件侧面盲孔处，出口连接件的输出端与所述的流出段毛细管路的输入端相连，流出段毛细管路的输出端与所述的气体质量流量计的输入端相连，气体质量流量计的输出端连接所述的渐扩喷嘴。所述的入口连接件和出口连接件的内孔直径与起始段毛细管路、被测毛细管路一、被测毛细管路二和流出段毛细管路内径一致，通过在入口连接件侧面开盲孔的方式安装入口温度传感器和入口压力传感器，同样通过在出口连接件侧面开盲孔的方式安装出口温度传感器和出口压力传感器，使安装传感器和连接管路对管路内气体流动的影响降至最小。所述的测量模块整体安装在所述的铝型材支架上，同时铝型材支架安装在所述的光学平台上，减小装置受到的震动。采用上述装置对毛细管路气阻进行测量，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对储气罐进行充气，充气至1.0Mpa，控制气源输出精度保持在2％以内；步骤2：由电流信号发生器改变电气比例阀的开合程度，继而改变测量模块的输入气压；步骤3：由入口压力传感器和入口温度传感器测量被测管路输入端的气压和温度，由出口压力传感器和出口温度传感器测量被测管路输出端的气压和温度，由气体质量流量计测量通过管路的流量；步骤4：由硬件控制系统将入口和出口压力传感器、入口和出口温度传感器和气体质量流量计的数据传输至计算机，由程序根据公式R＝λρl/A计算气阻值；步骤5：通过电气比例阀改变测量模块的输入气压，重复步骤2至步骤4，直至测量模块的输入气压达到最大，由程序保存数据并绘制不同输入气压下气阻的特性曲线，同时可分析气阻特性。与
技术介绍
相比，本专利技术的有益效果是：1、通过测量毛细管路的气阻值，绘制气阻特性曲线并分析气阻特性，进一步应用到气体静压节流器中，为气体静压节流器等效电路模型的建立提供重要基础，对气体静压节流器的设计以及性能评估提供更为简便的方法，包括承载力、刚度和稳定性等参数。2、采用的微型温度传感器与微型压力传感器，探头直径小于2mm，通过独立设计的连接件实现被测毛细管路两端压力和温度的测量，在实现传感器安装和连接管路的同时，对内部气路的影响降至最小，保证了测量结果的精度。3、与传统的理论计算、数值仿真相比，测量速度更快，且具有较高的精度。附图说明图1是本专利技术毛细管路气阻测量装置结构示意图。图2是本专利技术中的测量模块结构图。图3是本专利技术的硬件控制系统原理图。图4是本专利技术完成一次测量的工作流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术装置分为四个模块，包括二级串联闭环稳压气源1、测量模块2、硬件控制系统4以及计算机3。测量模块2与计算机3置于光学平台5上，二级串联闭环稳压气源1通过气管与测量管路2连接。如图2所示，测量管路包括空气过滤阀6、油雾分离器7、电气比例阀8、起始段毛细管路9、入口温度传感器10、入口连接件11、入口压力传感器12、被测毛细管路13、单耳无极卡箍14、被测毛细管路15、出口连接件16、出口压力传感器17、出口温度传感器18、流出段毛细管路19、气体质量流量计20、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毛细管路气阻测量装置，其特征在于：该装置包括二级串联闭环稳压气源(1)，用于提供高准确度和稳定性气压输出；测量模块(2)，用于测量毛细管路内的温度、气压以及通过毛细管路的流量；硬件控制系统(3)，用于二级串联闭环稳压气源的闭环控制、管路气压的调节以及传感器数据的传输；计算机(4)，用于气阻值计算与气阻特性分析；/n所述的测量模块(2)包括空气过滤阀(6)、油雾分离器(7)、电气比例阀(8)、起始段毛细管路(9)、入口温度传感器(10)、入口连接件(11)、入口压力传感器(12)、被测毛细管路(13)、单耳无极卡箍(14)、被测毛细管路(15)、出口连接件(16)、出口压力传感器(17)、出口温度传感器(18)、流出段毛细管路(19)、气体质量流量计(20)、电流信号发生器(21)、铝型材支架(22)、渐扩喷嘴(23)；所述的空气过滤阀(6)、油雾分离器(7)和电气比例阀(8)可直接配合连接，所述的电气比例阀(8)的输出端与所述的起始段毛细管路(9)相连，起始段毛细管路(9)的输出端与所述的入口连接件(11)的输入端相连，入口连接件(11)的输出端与所述的被测毛细管路(13)的输入端相连，所述的入口温度传感器(10)和所述的入口压力传感器(12)通过螺纹连接方式安装于入口连接件(11)侧面盲孔处，所述的被测毛细管路(15)的输出端与所述的出口连接件(16)的输入端相连，被测毛细管路(13)和被测毛细管路(15)通过所述的单耳无极卡箍(14)进行连接、固定，所述的出口温度传感器(18)与所述的出口压力传感器(17)通过螺纹连接方式安装于出口连接件(16)侧面盲孔处，出口连接件(16)的输出端与所述的流出段毛细管路(19)的输入端相连，流出段毛细管路(19)的输出端与所述的气体质量流量计(20)的输入端相连，气体质量流量计(20)的输出端连接所述的渐扩喷嘴(23)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种毛细管路气阻测量装置，其特征在于：该装置包括二级串联闭环稳压气源(1)，用于提供高准确度和稳定性气压输出；测量模块(2)，用于测量毛细管路内的温度、气压以及通过毛细管路的流量；硬件控制系统(3)，用于二级串联闭环稳压气源的闭环控制、管路气压的调节以及传感器数据的传输；计算机(4)，用于气阻值计算与气阻特性分析；
所述的测量模块(2)包括空气过滤阀(6)、油雾分离器(7)、电气比例阀(8)、起始段毛细管路(9)、入口温度传感器(10)、入口连接件(11)、入口压力传感器(12)、被测毛细管路(13)、单耳无极卡箍(14)、被测毛细管路(15)、出口连接件(16)、出口压力传感器(17)、出口温度传感器(18)、流出段毛细管路(19)、气体质量流量计(20)、电流信号发生器(21)、铝型材支架(22)、渐扩喷嘴(23)；所述的空气过滤阀(6)、油雾分离器(7)和电气比例阀(8)可直接配合连接，所述的电气比例阀(8)的输出端与所述的起始段毛细管路(9)相连，起始段毛细管路(9)的输出端与所述的入口连接件(11)的输入端相连，入口连接件(11)的输出端与所述的被测毛细管路(13)的输入端相连，所述的入口温度传感器(10)和所述的入口压力传感器(12)通过螺纹连接方式安装于入口连接件(11)侧面盲孔处，所述的被测毛细管路(15)的输出端与所述的出口连接件(16)的输入端相连，被测毛细管路(13)和被测毛细管路(15)通过所述的单耳无极卡箍(14)进行连接、固定，所述的出口温度传感器(18)与所述的出口压力传感器(17)通过螺纹连接方式安装于出口连接件(16)侧面盲孔处，出口连接件(16)的输出端与所述的流出段...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，曹鹏飞，禹静，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33