基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法技术

本发明专利技术提出基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，首先确定六个高频动态压力信号的测量位置，然后根据管道内径、油液介质的运动粘度、被测高速开关阀的频率、波的剪切数与流体的有效密度和有效粘度系数关系、油液介质的密度、有效体积模量、前三个动态压力传感器分别与驱动液压泵之间的距离、后三个动态压力传感器分别与高速开关阀之间的距离、测得的六个高频动态压力信号以及终端反射系数与压力和管道特征阻抗的关系计算高速开关阀的阻抗，根据高速开关阀两侧相邻的两个高频动态压力信号计算高速开关阀的压力，最终通过高速开关阀的阻抗和压力计算出流量脉动，并将计算内容编入Labview实现实时显示；本发明专利技术可实现对流量脉动的实时测量。可实现对流量脉动的实时测量。可实现对流量脉动的实时测量。

Method of measuring flow pulsation of high-speed on-off valve based on high-frequency dynamic pressure signal

【技术实现步骤摘要】
基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法


[0001]本专利技术涉及测试
，尤其是基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法。

技术介绍

[0002]随着人们对工作环境的要求越来越高，更多的人开始关注噪声，因为人们已经把噪声作为选择工作环境的重要指标之一。众多学者在对噪声研究时发现，流体噪声中流量脉动被认为是产生噪声的主要原因之一，由于当前的流量计无法检测高频率的瞬态流量，如何精确的测量高频流量脉动成为了研究流量脉动对噪声影响的前提，也为更好的了解流体动力系统中发生的物理现象，建立更好更准确的模型提供了研究意义。
[0003]随着对流量脉动的重视，检测流量脉动的方法也产生了许多，例如，“安鲁法”、“塞拉格法”、“戴维森和泰勒方法”、“高阻抗管法”、“插入法”以及“二次源法”等都是利用阻抗将压力脉动与流量脉动联系起来，其中，使用三个传感器测得三个压力信号，以此利用压力信号间接测量出流量脉动。如果对高速开关阀流量脉动的测量仍然只测量三个动态压力信号，这样获得的流量脉动是驱动液压泵和高速开关阀产生的综合脉动，无法获到高速开关阀单独产生的流量脉动。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，不仅可以降低驱动液压泵对高速开关阀流量脉动的影响，还可以实现对流量脉动的实时测量。
[0005]本专利技术采用以下技术方案。
[0006]基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，所述高速开关阀设于管道处，以液压泵驱动，以对管道处六个动态压力传感器采集的高频动态压力信号的运算来实时测量高速开关阀流量脉动，所述六个高频动态压力信号分别为驱动液压泵与高速开关阀之间三个不等距安装的动态压力传感器PT1、PT2、PT3采集的三个高频动态压力信号，以及高速开关阀与加载阀之间三个不等距安装的动态压力传感器PT4、PT5、PT6采集的另外三个高频动态压力信号；
[0007]所述实时测量高速开关阀流量脉动的运算过程包括以下步骤；
[0008]步骤一：根据管道内径、油液介质的运动粘度以及被测高速开关阀的频率对管道中波的剪切数进行求解计算；
[0009]步骤二：根据步骤一求解的波的剪切数以及波的剪切数与由于波的速度分布随频率的变化而导致流体的有效密度和有效粘度的变化建立函数关系对管道黏性影响系数进行求解计算；
[0010]步骤三：根据油液介质的密度、有效体积模量以及步骤二计算管道黏性影响系数对管道中波的传递系数进行计算求解；
[0011]步骤四：根据油液介质的密度、有效体积模量、管道内径以及步骤二计算的管道黏
性影响系数对管道的特征阻抗进行计算求解；
[0012]步骤五：采集驱动液压泵与高速开关阀之间的三个动态压力传感器提供的高频动态压力信号，将其分别与驱动液压泵之间的距离数据、步骤四计算的管道的特征阻抗数据、终端反射系数与压力和管道特征阻抗的关系数据进行计算，对包含高速开关阀的终端阻抗进行求解得到第一解；
[0013]采集高速开关阀与负载阀之间的三个动态压力传感器提供的高频动态压力信号，将其分别与高速开关阀之间的距离数据、步骤四计算的管道的特性阻抗数据、终端反射系数对与压力和管道特征阻抗的关系数据进行计算，对包含高速开关阀的终端阻抗进行求解得到第二解；
[0014]然后通过对第一解、第二解做差的方法计算出高速开关阀的阻抗。
[0015]步骤六：根据高速开关阀两侧相邻的两个高频动态压力信号，通过求取平均值的方式对高速开关阀的压力信号进行求解；
[0016]步骤七：根据步骤五求解的高速开关阀阻抗以及步骤六求解的高速开关阀压力对高速开关阀流量脉动进行求解，并将计算结果以图像的形式实时显示出来。
[0017]步骤六中，高速开关阀两侧相邻的两个高频动态压力信号分别是动态压力传感器脉动PT3、PT4测得的压力脉动P3、P4；
[0018]通过选取高速开关阀两侧相邻的两个压力信号对高速开关阀压力脉动P
G
进行计算，计算方法如下：
[0019][0020]步骤五、六、七中，利用六个动态压力传感器实时测得的高频动态压力推导出高速开关阀的阻抗Z
G
以及高速开关阀的压力脉动P
G
，然后结合下列公式推导出高速开关阀的实时流量脉动变化：
[0021][0022]其中，P
G
高速开关阀压力脉动，Z
G
高速开关阀的阻抗。
[0023]对不含高速开关阀的终端阻抗Z
T
，含高速开关阀在内的终端阻抗Z
′
T
以及高速开关阀的终端阻抗Z
G
的计算方法如下：
[0024]根据已知的距离l
′
，测得的压力脉动p
n
，计算得出的管道黏性影响系数ξ以及管道的特征阻抗Z0，利用下面公式计算出高速开关阀在内的终端阻抗Z
′
T
；
[0025][0026][0027]其中，x
n
表示动态压力传感器PT1、PT2、PT3分别与泵的距离，n＝1、2、3，l
′
＝x3；
[0028]根据已知的距离l，测得的压力脉动p
n
，计算得出的管道黏性影响系数ξ以及管道的特征阻抗Z0，利用下面公式计算出不包含高速开关阀的终端阻抗Z
T
；
[0029][0030][0031]其中，x
n
表示动态压力传感器PT4、PT5、PT6分别与高速开关阀的距离，n＝4、5、6，p
n
表示测得的六个高频动态压力信号，n＝4、5、6；l＝x6。
[0032]步骤四中，通过获得油液介质的密度、有效体积模量、管道内径以及管道黏性影响系数对管道的特征阻抗Z0进行计算，计算过程如下：
[0033][0034]其中，ρ油液介质密度，B
eff
油液介质有效体积模量，A是管道的截面积，ξ管道黏性影响系数。
[0035]步骤三中，通过获得油液介质的密度、有效体积模量、管道内径以及管道黏性影响系数对管道中波的传递系数γ进行计算，计算过程如下：
[0036][0037]其中，j2＝
‑
1，ρ油液介质密度，B
eff
油液介质有效体积模量，ω频率。
[0038]步骤二中，根据波的剪切数、有效密度和有效粘度的变化对管道黏性影响系数ξ进行计算，计算过程如下；
[0039][0040]根据已知的动力黏度、管道直径以及频率，通过下面公式求解波的剪切数N
S
；
[0041][0042]其中，d管道的内径，υ运动粘度，ω频率，N
S
是波的剪切数；
[0043]根据求解出N
S
的不同数值数值范围，从下面两种计算方式中选择一种计算方法求解K1、K2；
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，所述高速开关阀设于管道处，以液压泵驱动，以对管道处六个动态压力传感器采集的高频动态压力信号的运算来实时测量高速开关阀流量脉动，其特征在于：所述六个高频动态压力信号分别为驱动液压泵与高速开关阀之间三个不等距安装的动态压力传感器PT1、PT2、PT3采集的三个高频动态压力信号，以及高速开关阀与加载阀之间三个不等距安装的动态压力传感器PT4、PT5、PT6采集的另外三个高频动态压力信号；所述实时测量高速开关阀流量脉动的运算过程包括以下步骤；步骤一：根据管道内径、油液介质的运动粘度以及被测高速开关阀的频率对管道中波的剪切数进行求解计算；步骤二：根据步骤一求解的波的剪切数以及波的剪切数与由于波的速度分布随频率的变化而导致流体的有效密度和有效粘度的变化建立函数关系对管道黏性影响系数进行求解计算；步骤三：根据油液介质的密度、有效体积模量以及步骤二计算管道黏性影响系数对管道中波的传递系数进行计算求解；步骤四：根据油液介质的密度、有效体积模量、管道内径以及步骤二计算的管道黏性影响系数对管道的特征阻抗进行计算求解；步骤五：采集驱动液压泵与高速开关阀之间的三个动态压力传感器提供的高频动态压力信号，将其分别与驱动液压泵之间的距离数据、步骤四计算的管道的特征阻抗数据、终端反射系数与压力和管道特征阻抗的关系数据进行计算，对包含高速开关阀的终端阻抗进行求解得到第一解；采集高速开关阀与负载阀之间的三个动态压力传感器提供的高频动态压力信号，将其分别与高速开关阀之间的距离数据、步骤四计算的管道的特性阻抗数据、终端反射系数对与压力和管道特征阻抗的关系数据进行计算，对包含高速开关阀的终端阻抗进行求解得到第二解；然后通过对第一解、第二解做差的方法计算出高速开关阀的阻抗。步骤六：根据高速开关阀两侧相邻的两个高频动态压力信号，通过求取平均值的方式对高速开关阀的压力信号进行求解；步骤七：根据步骤五求解的高速开关阀阻抗以及步骤六求解的高速开关阀压力对高速开关阀流量脉动进行求解，并将计算结果以图像的形式实时显示出来。2.根据权利要求1所述的基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，其特征在于：步骤六中，高速开关阀两侧相邻的两个高频动态压力信号分别是动态压力传感器脉动PT3、PT4测得的压力脉动P3、P4；通过选取高速开关阀两侧相邻的两个压力信号对高速开关阀压力脉动P
G
进行计算，计算方法如下：3.根据权利要求2所述的基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，其特征在于：步骤五、六、七中，利用六个动态压力传感器实时测得的高频动态压力推导出高速开关阀的阻抗Z
G
以及高速开关阀的压力脉动P
G
，然后结合下列公式推导出高速开关阀的
实时流量脉动变化：其中，P
G
高速开关阀压力脉动，Z
G
高速开关阀的阻抗。4.根据权利要求1所述的基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，其特征在于：对不含高速开关阀的终端阻抗Z
T
，含高速开关阀在内的终端阻抗Z
′
T
以及高速开关阀的终端阻抗Z
G
的计算方法如下：根据已知的距离l
′
，测得的压力脉动p
n
，计算得出的管道黏性影响系数ξ以及管道的特征阻抗Z0，利用下面公式计算出高速开关阀在内的终端阻抗Z
′
T
；；其中，x
n
表示动态压力传感器PT1、PT2、PT3分别与泵的距离，n＝1、2、3，l
′
＝x3；根据已知的距离l，测得的压力脉动p
n
，计算得出的管道黏性影响系数ξ以及管道的特征阻抗Z0，利用下面公式计算出不包含高速开关阀的终端阻抗Z
T
；；其中，x
n
表示动态压力传感器PT4、PT5、PT6分别与高速开关阀的距离，n＝4、5、6，p
n
表示测得的六个高频动态压力信号，n＝4、5、6；l＝x6。5.根据权利要求1所述的基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，其特征在于：步骤四中，通过获得油液介质的密度、有效体积模量、管道内径以及管道黏性影响系数对管道的特征阻抗Z0进行计算，计算过程如下：其中，ρ油液介质密度，B
eff
油液介质有效体积模量，A是管道的截面积，ξ管道黏性影响系数。6.根据权利要求1所述的基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，其特征在于：步骤三中，通过获得油液介质的密度、有效体积模量、管道内径以及管道黏性影响系数对管道中波的传递系数γ进行计算，计算过程如下：其中，j2＝
‑
1，ρ油液介质密度，B
eff
油液介质有效体积模量，ω频率。7.根据权利要求1所述的基于高频动态压力信号测量高速开关阀流量脉动的方法，其特征在于：步骤二中，根据波的剪切数、有效密度和有效粘度的变化对管道黏性影响系数ξ
进行计算，计算过程如下；根据已知的动力黏度、管道直径以及频率，通过下面公式求解波的剪切数N
S
；其中，d管道的内径，υ运动粘度，ω频率，N
S
是波的剪切数；根据求解出N
S
的不同数值数值范围，从下面两种计算方式中选择一种计算方法求解K1、K2；当N
S
大于等于8用以下公式：K2＝0.425+0.175N
S
ꢀꢀ
公式十二；当N
S
小于8用以下公式：小于8用以下公式：其中，K1、K2表示由于波的速度分布随频率的变化而导致流体的有效密度和有效粘度的变化。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜恒，陈福龙，黄惠，李雨铮，陈绍荣，李苏，司国雷，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：