Файл: Дмитриев, В. Н. Основы пневмоавтоматики.pdf

в камере резонатора, которое определяли по колеоаииям мем­ браны, встроенной в стенку камеры.

Опыты показали, что во всех случаях, когда резонатор элемента по своей конфигурации приближается к трубе, заглу­ шенной с одного конца (диаметр горла резонато­ ра близок к диаметру ем­ кости), наблюдается боль­ шое число ложных сра­ батываний. Этим ослож­ няется создание высоко­ частотных акустико-пнев­ матических приемных элементов, так как у та­ ких элементов горло име­ ет диаметр, близкий к диаметру камеры резона­ тора, и малую длину.

Как указывалось вы­ ше, настроить элемент на определенную частоту срабатывания можно пу­ тем изменения объема ре­ зонатора, например, с по­

мощью поршня. Зависимость частоты от объема или от положе­ ния поршня (расстояние /р, см. рис. 192, в) имеет гиперболиче­ ский характер. Поэтому регулировать частоту можно лишь в не­

резонансной частоты для резонатора Гельмгольца от расстояния Ір показана на рис. 195.

Установлено, что при увеличении объема (расстояния /„) и уменьшении резонансной частоты падение давления иа выходе

пик соответствует определенному Ір. При смещении пиков влево падение давления возрастает. Эти кривые построены для того элемента с настраиваемым объемом, что и кривая на рис. 195.

Изменение давления на выходе элемента зависит существен­ но от длины горла резонатора I (рис. 197). Причем при измене­ нии длины горла каждый раз с помощью поршня настраивали одну и ту же резонансную частоту f = 860 Гц и поддерживали звуковое давление р3 —8,6 Па. Там же приведена кривая

(сплошная линия), характеризующая собой ширину резонансно­ го пика у основания при различных длинах горла резонатора. При увеличении длины горла / полное изменение давления на выходе элемента уменьшается и происходит уменьшение шири­ ны резонансного пика у основания.

Изменение размеров элемента трубка — трубка и количе­ ства поступающего через питающую трубку воздуха не влияет на собственную частоту приемного акустико-пневматического элемента с настройкой на заданную частоту срабатывания.

2. РЕАЛИЗАЦИЯ НЕКОТОРЫХ ПНЕВМОАКУСТИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Приборы для измерения и сигнализации. Описанный выше элемент Аугера, совмещенный с резонатором Гельмгольца (рпс. 192), может быть использован для построения целого ряда пневмоакустических приборов. На рис. 198 приведена схема

7

бесконтактного уровнемера, который может быть использован в различных отраслях промышленности для измерения уровня жидкостей, в том числе взрывоопасных. Основной бак 1, пред­ назначенный для хранения жидкости, сообщается с измери­ тельной трубкой 2 , в которой по закону сообщающихся сосудов жидкость устанавливается на том же уровне, что и в баке 1 .

340

которого имеется питающий капилляр 3 и приемная трубка 4. Таким образом, в верхней части измерительной трубки распо­ лагается акустико-пневматический элемент, собственная частота которого зависит от объема пли от положения уровня жидкости

в сосуде 1 .

Перед горлом установлен свисток Гартмана 7 с резонатором 5 и поршнем 6 , положение которого зависит от давления рп.

Так как частота звука, излучаемого свистком Гартмана, зависит от объема резонатора 5 свистка 7, то по давлению рп под

поршнем можно судить о частоте колебаний. Поршень 6 и

резонатор 5 могут также составлять часть следящей системы. Тогда положение поршня будет зависеть от входного давления

ина точность измерения не будет влиять трение поршня о стенки цилиндрического резонатора, а также нестабильность пружины

ит. д.

Сигнал с выхода акустико-пневматического элемента подает­ ся на вход логического устройства 8 , построенного на турбу­

лентных усилителях и осуществляющего сканирующее движение поршня 6 . В тот момент, когда частота звука совпадет с соб­

ственной частотой акустико-пневматического элемента, на вход логической системы управления 8 поступит сигнал, соответ­

ствующий условному 0. Сканирование прекратится, и по мано­ метру М отсчитывают уровень. Через некоторое время, продол­ жительность которого зависит от настройки реле времени, входящего в состав устройства 8 , цикл начинается снова.

По аналогичному принципу может быть построен прибор для определения звуковой частоты (рис. 199), содержащий акустико-пневматический преобразователь 1 с переменной на­

стройкой на частоту срабатывания и логическое устройство 4, осуществляющее медленное перемещение поршня вправо п вле­ во. В момент совпадения частоты подводимого к горлу резона­ тора звука с собственной частотой резонатора в последнем наступает резкое увеличение звукового давления. Ламинарная струйка, вытекающая из питающего капилляра 2, разрушается, и сигнал на выходе элемента изменяет свое значение с I на 0.

3 4 1

Логическое устройство 4 останавливает поршень и на маномет­

цилиндра резонатора и пути следования поршня следует учиты­ вать, что зависимость собственной частоты такого резонатора от положения поршня имеет характер гиперболы (рис. 195).

Часто о неисправности работы двигателя, турбины или иного устройства можно судить по изменению частоты генерируемых нм звуковых колебаний. Другими словами, неисправности почти всегда сопутствует определенная частота звука, издаваемого тем пли иным устройством. Для обнаружения этой частоты и сигнализации о неисправности служит акустический сигнализа­ тор неисправностей (рис. 200). Сигнализатор содержит настраиваемый на заданную частоту акустико-пневматический приемный элемент, состоящий из резонатора 4, питающего ка­ пилляра 3, приемного канала 2 и поршня 5, а также струйного инвертирующего элемента /, струйного элемента памяти б, пневматического усилителя давления и мощности 7 и излучате­ ля звуковых колебаний (свистка) 8 .

Резонатор 4 с помощью поршня 5 настраивают на звуковой сигнал определенной частоты соответствующей неисправности контролируемого объекта. Этот сигнал турбулпзирует питаю­ щую струю, вытекающую из канала 3. Вследствие этого дав­ ление на выходе канала 2 уменьшается, и сигнал с выхода инвертирующего элемента 1 подается на вход элемента памя­ ти 6 , где происходит «запоминание» звукового сигнала опреде­ ленной частоты. Сигнал с выхода элемента памяти 6 проходит

на вход пневматического или струйного усилителя 7, где усили­ вается по давлению и мощности, и поступает к излучателю звуковых колебаний 8 . Сброс элемента памяти на нуль осу­

ществляется путем подачи сигнала сброса рс- Датчики и преобразователи. Используя акустическую ли­

нию связи, можно построить генератор пневматических коле­ баний, который выполняет роль датчика частоты колебаний пневматического давления, зависящего от какого-либо физиче­ ского параметра, например, расстояния, состава газа, темпера­ туры, давления и т. д. Схема датчика показана на рис. 201.

Датчик состоит из акустико-пневматического приемного элемента 4, расположенного на некотором расстоянии / напро­ тив излучателя звуковых колебаний 1 и пневматического или струйного усилителя мощности и давления 6 . Выходной канал 5

соответствующих приспособлений можно изменять длину / этого канала. К капилляру акустико-пневматического приемного

342