（機(jī)械制造及其自動化專業(yè)論文）基于氣動檢測技術(shù)機(jī)械加工精度統(tǒng)計分析系統(tǒng)的研究.pdf

摘要 在機(jī)械加j ：過程中造成加工民差的原因相當(dāng)多，我們不可能對各個原因進(jìn)行單因素 分析，對單個工件的檢驗也不能反映整個加工過程中加_ l 誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律，并隨 單一工件的誤差也不能代表整批工件的誤差大小。要全面的反映加工過程中質(zhì)量問題， 必須采用統(tǒng)計分析法。統(tǒng)計分析方法就是在生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)以一批工件的檢測結(jié)果為基礎(chǔ)， 運用數(shù)理分析的方法去處理這些結(jié)果，從中提煉其中的規(guī)律，用以找出產(chǎn)生誤差的原因 和解決問題。 本文主要內(nèi)容是利用氣動量儀對工件進(jìn)行測量，通過數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)，利用 v c + + 匯編語言編寫應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。本系統(tǒng)設(shè)計主要分三部分內(nèi)容：系統(tǒng) 電路設(shè)計，數(shù)據(jù)采集編程和數(shù)據(jù)處理編程。 系統(tǒng)電路有氣動量儀，傳感器，數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)組成。數(shù)據(jù)采集部分利用p c i 一1 7 1 0 數(shù)據(jù)采集卡，以v c 什為工作平臺，編寫采集程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。數(shù)據(jù)處理 是本文的主要工作，通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作，用統(tǒng)計分析的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使 之能夠?qū)崿F(xiàn)點圖和分布圖和正態(tài)分布圖的波形顯示，并對工件尺寸進(jìn)行設(shè)定，通過圖形 查看是否存在不合格品，通過繪制圖形來分析機(jī)械加工過程中存在的加工誤差。 關(guān)鍵詞：氣動量儀，p c i - - 1 7 1 0 數(shù)據(jù)采集卡，傳感器，加工誤差 a b s t r a c t t h e r ea l em a n yr e a s o n st oc a u s em a c h i n i n ge r r o ri nt h em a c h i n i n g ，w ec a l ln o ta n a l y z e e v e r yr e a s o n b y m e t h o d o f s i n g l e r e a s o n t oc h e e k a w o r k p i e e ec a n r e f l e c t t h e k i n d a n d t h e r o l e o ft h em a c h i n i n ge r r o l o ft h et o t a lm a c h i n i n gp r o c e s s a n dt h ee r r o ro fo n eo f w o r k p i e c e sd o n o ts t a n df o rt h ee r r o ro f t h ea l lw o r k p i e c e s i f w ew a n tt or e f l e c tt h ea l le r r o ro f t h em a c h i n i n g p r o c e s s ，w em u s tu s et h em e t h o do f s t a t i s t i c a la n a l y s i s i tb a s e so nas e to f d a t ao f d i m e n s i o no f w o r k p i e e e st od e a lw i t ht h ed a t ab yt h es t a t i s t i c a la n a l y s i s ，w ea b s t r a c tt h er u l e t o f i n dt h e r e a s o no f c a u s i n ge r r o ra n dt od e a lw i mt h ep r o m b l e s t h em o s t l yc o n t e n to ft h ep a p e ri st h a tu s et h ep n e u m a t i cm e a s u r i n gi n s t r u m e n tt o m e a s u r et h ew o r k p i e c e s ；c o l l e c tt h ed i m e n s i o nb yd a t a a c q u i s i t i o nc a r d ；c o m p i l et h e a p p l i c a t i o nt oa n a l y z et h ed a t a t h es y s t e mi n c l u d et h r e ep a r t ：d e s i g nt h ec i r c u i to f s y s t e m ，t h e p r o g r a mo f t h ed a t aa c q u i s i t i o na n dt h ep r o g r a mo f d i s p o s i t i o no f d a t a t h ec i r c u i to fs y s t e mc o n t a i nt h ep n e u m a t i cm e a s u r i n gi n s t r u m e n t ，t h es e n 岷t h ed a t a a c q u i s i l i o nc a r da n dc o m p u t e r t h ep a r to f d a t aa c q u i s i t i o nu s ep c i 一1 7 1 0d a t aa c q u i s i t i o nc a r d a n dc o m p i l ea p p l i c a t i o nt od a t aa c q u i s i t i o n b yp l a t f o r mo fv c + + t h ep a r to fd i s p o s i t i o no f d a t ai st h ec e n t r a lb o d yo fs y s t e m b yt h es o f t w a r e , w ea c h i e v eo p e r a t i o no fd a t a b a s ea n da g e t h em e t h o do f s t a t i s t i c a la n a l y s i st od i s p o s i t i o no f d a t ai no r d e rt od r a wt h en o r m a ld i s t r i b u t i o n f i g u r e , p o i n tg r a p ha n dh i s t o g r a mt h a tc a ns e ts t a n d a r dd i m e n s i o nt oc o m p a r et h ew o r l q 。i e e e s f o rg r a p ht od e c i d ew h i c hi sw a s t e r b yd r a w i n gg r a p ht oa n a l y z et h ee r r o ro f m a c h i n i n gi nt h e p r o c e s so f m a c h i n i n g k e y w o r d ：p n e u m a t i cm e a s u r i n gi n s t r u m e n t ，p c i - 17 1 0d a t aa c q u i s i t i o nc a n d s e n s o r , m a c h i n i n ge r r o r , 山東刪t 大學(xué)帕i 。，論， 第幸緒論 1 1 研究的目的及意義 第一章緒論 制造技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，世界上各個發(fā)達(dá)工業(yè)國經(jīng)濟(jì)上的競爭主要是制造 技術(shù)的競爭。機(jī)械制造工業(yè)必須依靠信息科學(xué)、材料科學(xué)來改造自己，另一方面信息科 學(xué)、材料科學(xué)也必須依賴于制造技術(shù)來取得新的發(fā)展。例如，在計算機(jī)的發(fā)展中最關(guān)鍵 的問題是高密集度的大規(guī)模集成電路與存儲器件的制作，它們有賴于制造技術(shù)的發(fā)展。 美、日等國的專家已將制造科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)一起列為當(dāng)今時 代四大支柱科學(xué)。美國由于前幾年缺乏對制造科學(xué)的重視，以至于他們許多產(chǎn)品缺乏競 爭力。為此，美國克林頓政府已經(jīng)批準(zhǔn)將先進(jìn)制造技術(shù)列為1 9 9 6 年國家預(yù)算唯一重點支 持的科技領(lǐng)域，這已引起美國、日本、歐洲在制造技術(shù)上新一輪的競爭。 要重新認(rèn)識機(jī)械制造業(yè)，尚包含著另一種意義，已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機(jī)械制造， 即所謂的機(jī)械加工。它是集機(jī)械、電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、激光 學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體的一個新興技術(shù)與新興工業(yè)。 檢測技術(shù)是現(xiàn)代9 l 槲, j 造技術(shù)發(fā)展的根本保證，自動化生產(chǎn)中的許多信息需要通過 檢測來提供，生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種加工誤差和原始誤差要通過檢測去發(fā)現(xiàn)和防止，所需要 的精度也要靠檢測來保證。沒有可靠的檢測就沒有現(xiàn)代化與自動化，更沒有高效率和高 質(zhì)量。 機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的特點是高新技術(shù)的綜合利用，機(jī)械制造技術(shù)不僅在它的信息處理 與控制等方面運用了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)，在加工機(jī)理、切削過程 乃至所用的刀具也無不滲透著當(dāng)代的高新技術(shù)，再也不是原來意義上的”機(jī)械加工”了。 例如激光加工，通過控制光束與工件的相對運動，可以在一臺機(jī)床上加工出孔、槽、二 維、三維曲面等各種形狀，完成鉆、銑、鏜等動作，它在2 1 世紀(jì)初引起機(jī)械加工的一場 新的革命。激光切割、焊接、裁剪、成形加工以及激光快速找正、激光測量等技術(shù)，已 經(jīng)在汽車工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī)械制造技術(shù)向著自動化、集成化和智能化，精密工程，特種加工方法，快速成形 制造，傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新等方向發(fā)展，其實質(zhì)就是提高機(jī)械加工精度，提高加 工效率，任何加工方法都不能避免存在加工誤差，快速檢測加工過程中的誤差，可以提 高機(jī)械加工精度，保證加工質(zhì)量。 在機(jī)械加工過程中造成加工誤差的原因相當(dāng)多，我們不可能對各個原因進(jìn)行逐一單 因素分析，對單個工件的檢驗也不能反映整個加工過程中加工誤差的性質(zhì)和變化規(guī)律， 并且單一工件的誤差也不能代表整批工件的誤差大小。要全面的反映加工過程中質(zhì)量問 山東理tj 7 碩i 。產(chǎn)化論貯 第一市緒論 題，必須采用統(tǒng)計分析法。統(tǒng)計分析方法就是在生產(chǎn)現(xiàn)場內(nèi)以一批 件的檢測結(jié)果為基 礎(chǔ)，運用數(shù)理分析的方法去處理這些結(jié)果，從中提煉其中的規(guī)律，片j 以找出產(chǎn)生誤差的 原因和解決問題。本課題用氣動量儀進(jìn)行智能化的研究，對成批工件進(jìn)行測量，通過計 算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，運用v c + + 編制應(yīng)用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計分析，對工件進(jìn)行常 值系統(tǒng)誤差分析和變值系統(tǒng)誤差分析。 對零件幾何量( 尺寸、形狀和相互位置、粗糙度等) 測量，常用的測量方法有機(jī)械、 電磁、光學(xué)、激光和氣動等。 機(jī)械測量儀測量精度較低，影響測量的誤差較多，人為的誤差比重大，工作效率低， 不能夠進(jìn)行精確測量。光學(xué)測量儀雖然精度較高，也能進(jìn)行自動化測量，但是對環(huán)境要 求較高，不能夠很好的進(jìn)行實時檢測，且價格昂貴。利用壓縮空氣在流動過程中狀態(tài)參 量規(guī)律性變化的原理來進(jìn)行的測量稱為氣動測量。氣動測量是一種適應(yīng)性較廣的精密測 量。采用氣動測量系統(tǒng)，可以減小測量誤差，提高測量的精度和效率，得到較好的技術(shù) 經(jīng)濟(jì)效果。氣動測量不僅用于被動測量，還可以應(yīng)用于加工過程中的主動測量，為實現(xiàn) 機(jī)械加工自動化創(chuàng)造條件| 1 4 1 0 氣動量儀相比之下有以下特點： ( 1 ) 氣動量儀可做接觸、非接觸測量。 氣動量儀除可做任何長度參數(shù)的測量外，它的一個很突出優(yōu)點是可做非接觸測量。 特別是被測表面不能接觸或不允許接觸的情況下，采用氣動測量尤為優(yōu)越。采用非接觸 測量，測量力為零，使測量誤差減少。 ( 2 ) 可做特殊部位的測量。 精密長度測量，對于一般形狀和長度的測量是比較方便的，但是對于一些特殊部位 的零件( 如過小的零件) 和特殊形狀( 如深孔、小縫隙等) 的測量，采用氣動測量尤為 方便。 ( 3 ) 氣動測量倍率高，一般可達(dá)幾千倍至少幾萬倍，適合于精密測量。 ( 4 ) 氣動測量對環(huán)境的條件要求不高。 ( 5 ) 可實現(xiàn)多參數(shù)、多點位同時測量。 ( 6 ) 工作壓力為中壓以上的氣動量儀能吹去吸附工件表面的油、水和灰塵等雜質(zhì)， 具有自潔作用，能提高測量精度。 ( 7 ) 氣動測頭與工件之間的陽j 隙較大，不易磨損，使用壽命較長。 ( 8 ) 氣動量儀操作簡單，容易掌握。 ( 9 ) 穩(wěn)定性好，倍率和位移的漂移小。 氣動量儀是理想的選擇，對氣動量儀進(jìn)行數(shù)字化和智能化研究，能夠?qū)崿F(xiàn)多工件實 時檢測，實現(xiàn)自動化測量和誤差分析( 包括分布圖分析法和點圖分析法) 的要求，能夠 很好的通過波形顯示來說明加工誤差的變化規(guī)律和加工工藝的穩(wěn)定性。 在全面質(zhì)量管理中控制產(chǎn)品加工質(zhì)量，判定某工藝是否穩(wěn)定地滿足產(chǎn)品的加工質(zhì)量 要求，主要是通過抽樣調(diào)查，確定其工藝能力，判斷工藝過程是否穩(wěn)定的。應(yīng)用分布圖 2 山東琿tj 、學(xué)砸1 學(xué)伊論業(yè) 鈣一一帝緒診 和點圖法，我們可以很好的找出 件加 洪差的發(fā)展趨勢和存在什么樣的誤差，加工尺 寸的發(fā)展趨勢，很好的找到誤差束源，n 丁以及i i 調(diào)整加，亡工藝，減少： 件的加工洪差， 提高工件加工精度，并且大大提高了： 件的合格率和生產(chǎn)效率。 數(shù)字化氣動測量技術(shù)是一項集氣動、電子、微機(jī)與檢測技術(shù)于一體的機(jī)電一體化新 技術(shù)。既有氣動測量非接觸、精度高、穩(wěn)定性好的長處，又有測量結(jié)果數(shù)字化的優(yōu)點， 可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)字顯示與數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)的氣動測量相比，數(shù)字化 氣動測量技術(shù)有以下特點： 采用微機(jī)技術(shù)，可以對氣動測量的非線性進(jìn)行線性修正。同樣的精度條件下，量程 增加3 5 倍以上，可以提高測量精度。 采用智能化的數(shù)據(jù)處理手段，結(jié)合氣動測量的特點，利用特殊軟件，可以有效消除 氣源壓力變化、環(huán)境溫度變化、電參數(shù)變化等因素造成的測量數(shù)據(jù)的漂移，保證了測量 的高度穩(wěn)定性。 由于采用微機(jī)技術(shù)，很容易實現(xiàn)尺寸參數(shù)外的其它特殊參數(shù)的測量，特別是多點、 多參數(shù)的實時測量及運算功能可以實現(xiàn)相關(guān)參數(shù)和垂直度、平行度、錐度、位移度、平 面度等形位公差的測量，這解決了在線測量的一大難題。 使數(shù)字化氣動量儀智能化，使得對工件加工尺寸分析更加簡潔，方便，直觀，從而 大大提高機(jī)械加工的效率和加工精度。本課題研究成果可替代原來的手工測量與畫圖， 及對測量結(jié)果的人工分析可減小人為在線測量誤差、提高工件的 j n t 精度和工作效率， 具有很高的使用性。 1 2 國內(nèi)外研究狀況幽 氣動測量是一種較為古老而又成熟的精密測試技術(shù)。1 9 1 4 年，世界上出現(xiàn)了反映空 氣壓力變化的測量裝置，1 9 2 8 年，法國人梅納遜( m e r m e s o n ) 在比利時王國申請了氣 動量儀專利，而蘇聯(lián)聲稱在1 9 2 6 年之前就己經(jīng)開始采用氣動測量方法了。 美國最早使用低壓水柱氣動量儀，鑒于這種量儀在使用上有種種缺點，于是進(jìn)行了 中、高壓氣動量儀的研究。隨著高性能的中高壓空氣穩(wěn)壓器的出現(xiàn)，終于從1 9 4 0 年前后 開始進(jìn)行高壓量儀的實用研究和丌發(fā)，隨后作為生產(chǎn)現(xiàn)場用量儀在美國得到了推廣和普 及。特別是在1 9 4 1 年s h e 伍e l d 公司研制成了浮標(biāo)式氣動量儀，隨后，f e d e r a l 公司研制 成差壓式指針型氣動量儀。1 9 4 6 年s h a f f i e l d 公司研制成含有氣電轉(zhuǎn)換器等測量元件的 大規(guī)格的自動檢驗機(jī)和自動分選機(jī)。 在歐洲，很多國家如英國、法國、捷克斯洛伐克、瑞典等在水柱式氣動量儀的基礎(chǔ) 上研制成了各種中、高壓的指針型氣動量儀，日本是在1 9 3 7 年左右引進(jìn)氣動量儀的，1 9 5 0 年受美國的影響開始對高壓式氣動量儀進(jìn)行研究，1 9 5 3 年開始生產(chǎn)氣動量儀。 我國5 0 年代初期，從蘇聯(lián)引入了水柱式氣動量儀，1 9 5 8 年哈爾濱量具刃具廠開始 l l 爾即tj 、學(xué)碩f 學(xué)f 童論業(yè)第一章緒論 生產(chǎn)低壓水柱式氣動壁儀，并j r 始研制浮標(biāo)式氣動菖儀。成都量具刃具廠6 0 年代j f 始生 產(chǎn)薄膜式氣動量儀。1 9 6 0 年前后，上海柴油機(jī)廠、洛附拖拉機(jī)廠等單位聯(lián)合研制成功了 利用差i i 式薄膜傳感器和斜板發(fā)訊系統(tǒng)的針閥體中孔自動分選機(jī)。1 9 6 5 年前后，大連氣 動量儀廠在大連工學(xué)院的協(xié)助下開始生產(chǎn)傾斜管式水銀柱氣動量儀，后來改型為立式水 銀柱氣動量儀。在1 9 6 6 年之前，我國的氣動量儀處于研制摸索的階段。1 9 6 6 年，中原 量儀廠開始從日本珠式會社東京精密儀器廠引進(jìn)的浮標(biāo)式氣動量儀。但大都限于內(nèi)、外 徑等簡單參數(shù)的測量。大連組合機(jī)床研究所氣動分所利用氣動測量技術(shù)開發(fā)了多種綜合 測量機(jī)、自動分選機(jī)。 近年來，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，在數(shù)字化氣動測量技術(shù)的研究中有了突破性 進(jìn)展。特別是利用該技術(shù)在自動化測量方面，研究開發(fā)了多項新產(chǎn)品。由于微電子技術(shù) 應(yīng)用于氣動測量方面，這不僅發(fā)揮了氣動測量精度高、成本低、操作簡單、并且可以實 現(xiàn)相對測量和非接觸測量的優(yōu)點，而且還綜合了計算機(jī)計算能力強，處理速度快，能夠 實現(xiàn)數(shù)字顯示等優(yōu)點。但是大多數(shù)氣動量儀主要是從國外進(jìn)口，我國數(shù)字化氣動量儀的 研究主要是在擴(kuò)展測量范圍，提高氣動量儀的使用范圍，僅限于數(shù)字顯示工件尺寸，很 少在圖形顯示和數(shù)據(jù)存儲方面進(jìn)行研究。 數(shù)字化測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：精密自動化測量的需求導(dǎo)致數(shù)字電壓表的產(chǎn)生，多點 巡回測量又造就了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，工業(yè)現(xiàn)場大范圍多點測量使分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誕生 并獲得應(yīng)用。數(shù)字化測量系統(tǒng)的量程擴(kuò)展和指標(biāo)提高是必然趨勢。數(shù)字化測量系統(tǒng)自身 的應(yīng)用技術(shù)，如集成電路工藝技術(shù)、制造技術(shù)、材料技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等的不斷發(fā)展變 化和更新?lián)Q代，同時推動數(shù)字化測量技術(shù)的不斷變化和更新?lián)Q代是必然的，如其集成化、 功能化、模塊化、組合化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化等發(fā)展趨勢多源于此。經(jīng) 濟(jì)性要求和價值規(guī)律的作用制約了數(shù)字化測量設(shè)備的無限制發(fā)展，并使其因應(yīng)用場合的 不同，而在指標(biāo)性能上有所取舍和側(cè)重。技術(shù)水平和工藝條件限制了數(shù)字化測量系統(tǒng)的 發(fā)展水平。人類自身的舒適性、安全性和易用性要求，在不斷推動和影響著數(shù)字化測量 系統(tǒng)的發(fā)展。 1 3 本課題的研究內(nèi)容 本課題主要內(nèi)容是通過氣動量儀對圓柱形零件進(jìn)行測量，測量結(jié)果通過數(shù)據(jù)采集卡 將數(shù)據(jù)保存到產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，為統(tǒng)計分析提供數(shù)據(jù)源。另一部分利用v c h 編寫應(yīng)用軟件 對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，實現(xiàn)直方圖、點圖、分布圖以及數(shù)據(jù)顯示，通過v c + + 編制數(shù)據(jù)采 集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。通過繪制直方圖、點圖、分布圖來分析加工過程中存在的誤差， 并與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)工件的尺寸值比較，判定工件是否合格，還要設(shè)計合理的硬件電路，使之適 應(yīng)各部分協(xié)調(diào)工作。本文將從以下幾個方面進(jìn)行研究： 1 氣動檢測技術(shù)的研究 4 山東胖t 凡7 - q w 6i 學(xué)位| 倉史 第。帝緒論 研究氣動檢測技術(shù)了解氣動鏈儀的， 作原理及其氣動量儀電路，并設(shè)計相應(yīng)的系統(tǒng) 硬件電路。其中硬件電路中上要包括7c 動肇儀，傳感器，數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)系統(tǒng)。通 過硬件電路使得氣動量儀對待測i 件進(jìn)行測量，經(jīng)過數(shù)槲采集0 采集數(shù)據(jù)，并使得計算 機(jī)方便地調(diào)用數(shù)據(jù)。 2 數(shù)據(jù)采集部分 數(shù)掘采集部分是使用研華公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡，通過數(shù)據(jù)采集卡采集氣動量儀檢 測到的數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)采集卡的日u 提要進(jìn)行相應(yīng)的軟件和硬件安裝，調(diào)試等工作，并對 所要實現(xiàn)的功能進(jìn)行編程。 p c l 一1 7 1 0 數(shù)據(jù)采集卡的使用軟件主要分為以下三步：打開卡、數(shù)據(jù)采集和關(guān)閉卡。 其中處理數(shù)據(jù)才是軟件上的核心。流程圖圖1 - 1 所示： 是 圖1 - 1 數(shù)據(jù)采集卡流程圖 打開和關(guān)閉數(shù)據(jù)采集卡軟件，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集之前必須首先獲得插入卡的數(shù)目和設(shè) 備句柄，并打開卡，在數(shù)據(jù)采集完成后要關(guān)閉卡p 】。 3 數(shù)據(jù)處理部分 這也是本課題的主要工作，在此階段通過軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，調(diào)用存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行 統(tǒng)計分析，用數(shù)理統(tǒng)計的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使之能夠?qū)崿F(xiàn)點圖和分布圖和正態(tài)分布圖 的波形顯示，能夠進(jìn)行平均值和標(biāo)準(zhǔn)差值的計算，分析加工工件的尺寸變化規(guī)律，還能夠 對工件尺寸進(jìn)行設(shè)定，通過圖形查看是否存在不合格品，通過繪制圖形來分析機(jī)械加工 過程中存在的加工誤差。數(shù)據(jù)處理模塊按工作分成如下子模塊組合實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能。 如圖卜2 所示： 富 查看 棘始 數(shù)據(jù) 模塊 查看 原始 數(shù)據(jù) 圖1 - 2 處理模塊流程圖 4 系統(tǒng)測試與調(diào)試 系統(tǒng)線路組裝和編程工作完成以后，對系統(tǒng)性能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試和檢測。首先通過 對一組標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行測量，進(jìn)行多次調(diào)試，修正系統(tǒng)存在的缺陷，最終能夠使系統(tǒng)很好的， 準(zhǔn)確的顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)及圖形，使各部分能夠協(xié)調(diào)工作。 6 東胖tj 、掌螄 7 蘭f ? ，論 第一幸氣，”刪! 中的研! 第二章氣動檢測技術(shù)的研究 2 1 氣動測量的理論基礎(chǔ) 2 1 1 氣體流量與有效端面“1 單位時間內(nèi)通過某一空間曲面的流體量稱為流量，此流體量可以是體積或質(zhì)量，所 以分為體積流量和質(zhì)量流量。設(shè)某一空間曲面s 是有效端面，如圖2 - 1 所示： 圖2 - 1 面積微量圖 在疵時問內(nèi)通過此斷面s 上的面積微小單元的d c r 的流體體積為d v = c r d t ，而體 積流量為蛔2 玄礎(chǔ)= 盯。所以通過曲面s 的體積流量為 q 2 j 盯 ( 2 1 ) 式中_ c 一流體的流速。而通過曲面s 的質(zhì)量流量 m=l創(chuàng)d盯(2-2) 式中p 一流體的密度。 如果流體運動是一個管流，且截面積為f ，則由式( 2 一1 ) ，( 2 2 ) 積分可得 o = ，礦，m = 伴。如果流體運動是非定常流，因= 廠( f ) 是時間f 的函數(shù)所以流量 也是f 的函數(shù)；若流體運動屬于定常流，流速_ 【是常數(shù)，所以流量也是常數(shù)。 7 表胖t 人一 順f 一 p 論芷第二帝氣功”洲技術(shù)的川究 2 2 氣體的流動特性 2 2 1 流體的連續(xù)- 陛方程 在研究流體運動時，我們假定流體連續(xù)的充滿所在空1 自j ，即沒有空隙，也沒有匯成 一點或源于一點的現(xiàn)象，這一條件稱為運動的連續(xù)性條件。 在連續(xù)性條件下，根據(jù)質(zhì)量不變定律，對于任何一個空間的封閉曲匝，流出的流量 與流入的流量如果不等，必然會引起曲面內(nèi)部流體密度的變化，用數(shù)學(xué)方程描述，可表 達(dá)成下式： 塑+ 亟世+ 塑型+ a ( p u z ) _ o ( 2 3 ) 西。蘇加玉。 式中“，“，“：分別為流體在空間直角坐標(biāo)中沿x ，y ，z 方向的分速度，對于恒定流 動，譬：0 則式( 2 3 ) 成如下形式： 旦幽+ 絲型+ 旦塑：o 缸 a y a ： 如果又是平面流動，掣為0 ，則式為 旦蚴+ 絲型：o ( 2 4 ) 出 砂 若流體又是不可壓縮的，則p ：常數(shù)，華：0 ，則式為 盟+ 盟：o ( 2 - - 5 ) 2 2 2 流量不變方程 假如流體的流動符合連續(xù)性條件，我們考慮如圖2 2 所示。 沿流管的任意的兩個截0 ) i 和吐。由于流體恒定，流管表面及q ，0 ) 2 構(gòu)成了固 定的空間封閉曲面，因此其內(nèi)部的流體密度恒定不變，這樣，從q 流入的流體質(zhì)量與以 奶流出的流體質(zhì)量相等，即 n 蛔= f p z u z d 0 ) 2 ( 2 6 ) q吐 也可以寫成 山東胖f 、學(xué)碩f 學(xué)f 一論 錆帝氣：力拎洲技術(shù)的f ，j f 寵 這就是流量不變方程。 m = j p z ，d e o 島o ( 2 7 ) 圖2 - 2 有效端面q 和q 如果流管有效斷面內(nèi)的流速相等，“= v 1 ，則m = p - 仞= 常數(shù)。對于不可壓縮 流體，因p = 常數(shù)，所以q ：v w = 常數(shù) ( 2 8 ) 從式( 2 8 ) 可看出，對于不可壓縮流體的恒定管流來說，在任意一個截面，流體 的流速與有效斷面積的乘積是一個常數(shù)。 2 2 3 氣體的伯努力方程 氣體沿流線的運動微分方程可以簡化為 軎+ d ( 鈄。 式中略去了氣體自重對運動的影響。 不可壓縮氣體的密度p 是個常數(shù)，對式( 2 - 9 ) 積分，可得雖+ 譬= q 上式兩邊同時除以重力加速度g ，得 衛(wèi)+ 竺：c r 2 9 式中c l ，c 一常數(shù)，f i c ：c lg ，r = p g ，上式也可以表示為 旦+ 墮：旦+ 墮 2 9r 2 2 9 ( 2 9 ) ( 2 1 0 ) ( 2 一1 1 ) 式( 2 一1 0 ) 、( 2 一1 1 ) 稱為不可壓縮流體的伯努力方程，式中旦表示氣體具有的位能( 壓 ， 9 l i j 東胖tj 、學(xué)塒l 學(xué)p 論逆鶘 節(jié)氣曲拎刪技術(shù)的h 肝究 強) ，墮表示氣體運動時具有的動能。伯努力方程表示不可壓縮流體的恒定流的位能和 g 動能呵以相，f i 轉(zhuǎn)換，但其總和不變。 如果流體氣體是可壓縮的，密度p 就是一個變量，且氣體的流動是等熵的，即無摩 擦損失的理想絕熱流動。按狀態(tài)方程中的絕熱方程，應(yīng)有寺。常數(shù)，設(shè)寺2 q ，則 p = c ip(2-12) 將勿= c 。k p “1 代入( 2 - - 9 ) 式得 昔d + a 阱。 兩邊積分得軎等尸“l(fā) + 等= c ：將式( 2 - 1 2 ) 代入上式得 土旦+ 生：c( 2 1 3 ) 1：一+ = cl z k 一1 ， z g 式( 2 - - 1 3 ) 也可以寫成 上旦十生：上旦+ 重 ( 2 一1 4 ) k 一1 2 9k 一1 吃2 9 式中七一定熵指數(shù)，對空氣，k - - - - 1 4 1 式( 2 - - 1 3 ) 、( 2 - - 1 4 ) 即為可壓縮氣體的伯努力 方程。 2 2 4 氣體狀態(tài)參數(shù)與流速的關(guān)系 ( 一) 音速與馬赫數(shù) 音速即聲音在介質(zhì)中傳播的速度，音速與介質(zhì)壓力、密度的關(guān)系為 口2 ：挈( 2 1 5 ) 式 a d 中a 一音速。 如果傳播聲音的介質(zhì)是空氣，因為音速很高，可以看作絕熱過程，根據(jù)絕熱過程狀 態(tài)方程式p 1 = c p k ，兩邊微分得咖= c i 幼“諺p ：生咖，所以字：望代入式( 2 1 5 ) pa pp 得 口：生 p 將氣體的狀態(tài)方程p = p g r t 代入式( 2 一1 6 ) 得 i o ( 2 一1 6 ) l | j 東辟t ，、# 頎f 學(xué)f 冷遷第帝t ，力黔咖 l 術(shù)的研在 d 二= k g r t 或a = , k g r v ( 2 - - 1 7 ) 式中r 一氣體常數(shù)，舯宅氣r = 2 9 2 3 k g f m ( k g ) ：g - 重力加速度：k 一定墑指數(shù)，對 空氣：k = 1 4 1 ；t 一熱力學(xué)( 絕對) 溫度( k ) ；將氣體狀態(tài)為空氣時r ，k 值代入( 2 - - 1 7 ) 式，可得口= 2 0 1 丁= 2 0 1 、 2 7 3 + t ( m l t ) 。氣體流速與音速之比稱為馬赫數(shù)， 即m = 蘭。m 1 時，即氣體流速大于音速時，稱為超音速流動。 馬赫數(shù)m 是判別氣體流動狀態(tài)的一個很重要的參數(shù)。 ( 二) 滯止值與臨界條件 當(dāng)氣體速度為零時，氣體處于靜止?fàn)顟B(tài)，我們稱這種狀態(tài)為“滯止”，滯止?fàn)顟B(tài)時 的氣體狀態(tài)參數(shù)值稱為滯止值。 由氣體的狀態(tài)方程可推導(dǎo)出氣體狀態(tài)參數(shù)的流動值與它的等熵滯止值是有一定關(guān)系 的，由氣體的狀態(tài)方程式可得 生一r z 蘭三：生一r l 竺三( 2 1 8 ) k - 1 1 2 9 k 一1 2 9 設(shè)截面1 為滯止?fàn)顟B(tài)，截面2 為流動狀態(tài)，即正= 矗，u 。= o ，疋= t ，u ：= u ，代入( 2 1 8 ) 得 擊踢= 吉肌丟，t o - t = 等2 u z g ，t 丁o = 1 t - 等嗇 將式( 2 - - 1 7 ) 代入上式，得 等：o + 竽爭，+ 竽m 2 c z 叫。， 同理可以推導(dǎo)出煦= ( 1 + 冬；mz ) 西 ( 2 2 0 ) 在氣體流動的某個截面上，流速達(dá)到的音速，即m = l 。流速達(dá)到臨界狀態(tài)，這時 該截面上的各狀態(tài)參數(shù)稱為臨界值。以m = l 代入上式，可以通過式( 2 - - 1 9 ) 、式( 2 - - 2 0 ) ，可以得到l 臨界值( 下角為c ) 與滯止值( 下角為o ) 的關(guān)系如下 墨小型：坐，笠：f 叢1 西 t 22 p ，l2 對于空氣，k = 1 4 l ，代入上式，得 東胖1k 節(jié)砷i 學(xué)仃論芷 籬。帝氣功p 洲f 求的研究 叢：f 坐坐1 ”：i 8 9 4 ，旦她5 2 8 ( 2 2 1 ) p ，l 2 j p 。 這就是流速達(dá)到臨界狀態(tài)的條件。當(dāng)氣流流過某個截面的自口后的壓力比大于或等于 1 8 9 4 時，流過此截面的流速就達(dá)到了音速，即流速達(dá)到了臨界狀態(tài)。 2 2 5 氣流在節(jié)流子l 的管道內(nèi)流動 如圖2 3 所示，在管道中有一節(jié)流孔，其面積為爿，氣流通過節(jié)流孔時，產(chǎn)生縮流 處的最小面積為只。我們在節(jié)流孔的前面取一小截面i ，在此截面上的流速為u ，壓力 為p 。，截面面積為e ，密度為n ；在縮流最小直徑處取截面i i ，該截面處的面積為只， 壓力為p ：，通過此截面的流速為u ：，密度為辦，下面按流速的大小分幾種情況來求通 過節(jié)流孔的流量。 ( 1 ) 流速較小，馬赫數(shù)m 0 3 如果馬赫數(shù)較小，可看作不可壓縮流體，此時n = p ：= p ，即 = r 2 = ，根據(jù)不 可壓縮流體的伯努力方程( 2 1 1 ) 和流量不變方程( 2 7 ) 可得 咖毒陌 如p i ， ) 即| 已 焉一 l 一 一e 一 a 島_ 廣j p ，_島。 01 圖2 - 3 管道節(jié)流孔的流動 令。：魯，最： 為縮流系數(shù)) ， ，再令魯= 用( 用為開口比) ，代入上式，得 咖南厙?yán)?z z ， 對于實際氣流，因具有粘性，所以在截面i i 上的流速“：要比計算的小，設(shè)“：= 毒：為 速度系數(shù)，則實際流速為 2 山東胖rj 、 壩i p 論殳 錆母t 功社洲技術(shù)的州i 吁志壓鬲 c z z 。， 通過截向i i 的體積流量 烀志f ：i 2 - - - g r ( p , - p 2 ) 令。：! ! ，則 l 一“2 肌2 q = 廝 ( 2 一 c 為流量系數(shù)，一般為試驗確定。質(zhì)量流量為 m = 劬= 咧i 2 p ( p ，一p ：) ( 2 - - 2 5 ) ( 2 ) 流速的較高的亞音速流 因流速比較高，必須考慮氣體的可壓縮性，對于圖2 - - 3 所示的截面i 和i i ，根據(jù)可 壓縮氣體的伯努力方程( 2 - - 1 4 ) 可得 去c “；一們= 擊( 等一魯 ( 2 - - 2 6 ) 因流動是絕熱的，所以三= p i i ( 2 - - 2 7 ) 根據(jù)流量不變方程，流過截面i 和i i 的重量流量應(yīng)相等，即 “，= 詈魯“；= ( i p 2 一2 w ，”“：i 將式( 2 2 7 ) ，( 2 2 8 ) 代入式( 2 2 6 ) ，得 ( 2 2 8 ) ( 2 2 9 ) 流過截面i i 的實際流體的流速“：= 乒；所以流過截面i i 的實際流體的質(zhì)量流體和體積流 體分別為 東砷tj ：學(xué)i 6 i | t f 一論殳 第于 產(chǎn)【，力拎刪 2 術(shù)的 卅究 為簡化計算， c = m =( 2 3 0 ) ( 2 3 1 ) 則式( 2 - - 3 0 ) 、( 2 - - 3 1 ) 分別簡化為 m = c 酬、 2 p ( p l - p 2 ) ，q = c 酬 ( 3 ) 氣流為音速流動 如果壓力比大于或者等于1 , 8 9 4 ，則此時截面i i 的流速達(dá)到音速，則“；= “c = a c 。 這種情況下的流量公式與前述滯止?fàn)顟B(tài)下流經(jīng)節(jié)流孑l 的流量公式相同，即 瓜再廿叫( 岔。2 9 廝+ lp 1 2 3 氣動量儀的工作原理和特性 2 3 1 氣動量儀的基本氣路 氣動量儀主要用于測量長度量及能轉(zhuǎn)換成長度量的其它幾何量，大多數(shù)氣動量儀的 基本氣路方框圖如圖2 - 4 所示。工件被測參數(shù)的變化量由氣動量儀的測量部變換成氣體 參數(shù)( 壓力，流量等) 的變化量，通過量儀放大后，在指示部進(jìn)行指示，壓縮空氣從氣 源流出后，經(jīng)過濾附件進(jìn)入穩(wěn)壓器減壓、穩(wěn)壓后由放大、指示部和流量部流入大氣。 4 晤 蔣一艫 = = 一 第南 ljj 東刪t 人學(xué)碗f 學(xué)似淪 旃幸【，力斡州址忙的州究 指1 一 慝源l _叫過濾 j 穩(wěn)回叫亟r叫變換l一工件 iul 兒 圖2 _ 4 氣動量儀的基本氣路框圖 圖2 - 4 中、i i i 兩部分構(gòu)成氣動量儀整體，過濾部分i 是量儀的附件，一般氣動量 儀i i 、i i l 兩部分在結(jié)構(gòu)上是獨立的，常常稱部分i i 為氣動量儀本體，而部分 1 i 貝l j 常稱為 氣動側(cè)頭。 氣動量儀按工作原理不同可以分為：( 1 ) 流量式氣動量儀：( 2 ) 壓力式氣動量儀： ( 3 ) 流速式氣動量儀；( 4 ) 真空式氣動量儀，其中壓力式氣動量儀又分為：a 背壓式氣 動量儀；b 差壓式氣動量儀。本文主要研究的是壓力式氣動量儀。 2 3 2 壓力式氣動測量的工作原理及理論特性 2 3 2 1 壓力式氣動測量的工作原理 此課題使用背壓式氣動量儀，背壓式氣動量儀的氣體流通原理圖如下： 1 一氣源2 一濾清器3 一進(jìn)氣閥4 一穩(wěn)壓器5 一節(jié)流子l6 一壓力指示計7 一測頭 圖2 - 5 氣體流通原理圖 經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮空氣從氣源1 經(jīng)過過濾器2 過濾灰塵、水、油等雜質(zhì)后進(jìn)入氣閥3 進(jìn)入穩(wěn)壓器4 ，穩(wěn)壓器的輸出壓力為p ，。壓力為p ，的壓縮空氣經(jīng)節(jié)流孔5 流向測頭( 圖 示為出氣孔與被測工件表面) ，并有出氣孔流入大氣。所謂背壓就是節(jié)流孔5 與出氣孔之 間的管段中的氣流的壓力p 。經(jīng)過試驗表明，出氣孔與工件表面的間隙s 與背壓p ，呈 一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，因此可以通過壓力計6 讀出背壓p 值來獲得被測參數(shù)s 的大小， 1 1 1 東p i tj i 學(xué)坰f 學(xué)竹論業(yè)鶘帝氣功骱馴 t 術(shù)n 勺f i j ，e 這個就是背壓式氣動肇儀的雇本原理。 背j e p ，的指示仃各種方式，其功能均是將背j 丘的變化量印轉(zhuǎn)換成指示元件( 如指 針、浮標(biāo)，水銀杠等) 的位移量。在此，) f i 同的指示方式就形成了不同的氣動基儀， 如指針式氣動量儀，液柱式氣動量儀。 所謂的背壓式氣動量儀至少由兩個轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)構(gòu)成，即叢寸p ，寸，。其中， s 一p 。稱為氣動變換環(huán)節(jié)，p 。一，稱為放大指示環(huán)節(jié)。背壓式氣動量儀的倍率也 由這兩個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)所決定，即k = 嘗= 愛等。式中急稱為氣動系統(tǒng)的變 換倍率，而稱為指示變換倍率。有些氣動量儀背壓式氣動量儀，其放大指示環(huán)節(jié)本 凸p 。 身由若干個環(huán)節(jié)組成，但是所有的氣動量儀的原理是相同的。 2 3 2 2 理論特性 壓力式氣動測量系統(tǒng)圖如圖2 _ 6 所示，經(jīng)穩(wěn)壓后壓力為p ，的壓縮空氣進(jìn)入穩(wěn)壓氣 室，經(jīng)孔徑為d 的節(jié)流孔2 ( 也稱進(jìn)氣噴嘴和主噴嘴) 進(jìn)入氣室3 后，由測量噴嘴4 和 擋板( 一般為工件表面) 之間的間隙流入大氣。下面討論壓力p ，與間隙s 之i b j 的關(guān)系。 由于工作壓力p 大小不同，通過節(jié)流孔的空氣流速不同，使得函數(shù)關(guān)系不同，由于測量 系統(tǒng)一般都是中高壓的氣動系統(tǒng)，因此下面討論中高壓的氣動測量的情況。 量儀的工作壓力p 大于0 2 1 0 5p a 時，通過節(jié)流孔或測量噴嘴的氣流速度的m 將大 于0 3 。這時必須考慮空氣的壓縮性，隨著量儀工作壓力的提高，節(jié)流孔或者測量噴嘴前 后的壓差增大，就可能是的流過此處的氣流流速達(dá)到臨界狀態(tài)( 即m = 1 ) ，但一般來說， 不會大于音速。 由流體力學(xué)公式( 2 - - 2 1 ) 可知：當(dāng)絲1 8 9 4 時，流過節(jié)流孔的氣體流速達(dá)到臨界 p ， 狀態(tài)；當(dāng)叢1 8 9 4 時，流過測量噴嘴的氣體流速達(dá)到臨界狀態(tài)。p 。，以，。分別為以絕 p o 對壓力表示的工作壓力，背壓和大氣壓。 6 i l f 裝f 1 1 人7 舢mi 學(xué)p 診z筑爭氣功拎州技點晌州矗 s i 一穩(wěn)壓氣室2 一節(jié)流孔3 一氣室4 測量噴嘴 圖2 - 6 氣動測量系統(tǒng) 根據(jù)節(jié)流孔處的流速和測量噴嘴處的流速是否達(dá)到臨界狀態(tài)，可以將中高壓氣動測 量的流動狀態(tài)分成四種工況，如表2 1 所示。 背壓p 。時是測量間隙s 的函數(shù)。般來說，當(dāng)測量間隙s 由0 逐漸增大時，背壓p ， 將由p 逐漸下降并趨勢于零( 大氣壓力) ，在工作狀態(tài)下的氣動量儀，在何種工況下工 作是由工作壓力p ，和測量間隙s 所決定的。 表2 1中高壓氣動測量的四種工況表 工況 節(jié)流孔的流動狀態(tài) 測量噴嘴的流動狀念 i 1 8 9 4 亞臨界狀態(tài) 1 8 9 4 亞臨界狀態(tài) l i 1 8 9 4 臨界狀態(tài) 1 8 9 4 亞臨界狀態(tài) i l l 1 8 9 4 亞臨界狀態(tài) 1 8 9 4 臨界狀態(tài) 1 8 9 4 臨界狀態(tài) 1 8 9 4 臨界狀態(tài) 如果工作壓力較低，p ，0 8 9 4 1 0 5 ( 單位為p a ，下略) 時，由表可知p ，的整個 變化范圍( 0 p ) 內(nèi)，量儀始終在工況i 下工作。 如果工作壓力較高，在0 8 9 4 x 1 0 5 ( 以( 2 5 8 7 1 0 5 時，測量l 日j 隙s 由0 逐漸增大，而 背壓p 。由p ，逐漸下降至p 。2 0 8 9 4 1 0 5 時，量儀在工況i i 下工作；當(dāng)背壓p ，下降至 ( 0 5 2 8 x 1 0 5 p ，一0 4 7 2 x 1 0 5 ) p ， o 8 9 4 1 0 5 時，量儀進(jìn)入工況i 工作：當(dāng)背壓繼續(xù) 下降至p 。 ( 0 5 2 8 1 0 5 p ，一0 4 7 2 x 1 0 5 ) 時，量儀進(jìn)入工況i i 工作。 如工作壓力p ，= 2 5 8 7 1 0 5 時，系統(tǒng)只有兩種情況，當(dāng)p ，0 8 9 4 1 0 5 時，在工況 i i 下工作：當(dāng)p ， ( 0 5 2 8 1 0 5 0 4 7 2 x 1 0 5 ) 時，系統(tǒng)在工況i i i 下工作；測量間隙增大，背壓降低，當(dāng) 東刪t ，伸i 掣仃論殳筑節(jié)氣功伶刪技術(shù)的研在 0 8 9 4 x 1 0 p 。( o 5 2 8 x 1 0 5 p ，一0 4 7 2 x 1 0 5 ) 時，系統(tǒng)在a l ) d l vf l 作：問隙進(jìn)一步增 大，p ， o8 9 4 x 1 0 5 時，系統(tǒng)臺：一 況1 1 下 作。 因為婭臨界狀念與臨界狀念f 氣體流過節(jié)流孔的流量公式是不h 的，所以不同工況 系統(tǒng)的特性不同。 根據(jù)流體力學(xué)知識，通過某截面的亞臨界狀態(tài)的流量公式為 g = c f 通過某一截鰳態(tài)下的氣體流量蝴g ：( 剖擊壓麗 式中過截面的重量流量：c 一流量系數(shù)；f 一截面積；后一定熵指數(shù)，對空氣k = 1 4 ；p 。一截面前的壓力( 絕對壓力) ；p 2 一截面后的壓力( 絕對壓力) ；一p 。下的氣 體重度。利用以上流量公式，可以推導(dǎo)出不同情況下背壓p ，與測量間隙s 的函數(shù)關(guān)系。 ( 一) 工況i 氣體流過節(jié)流孑l 的流量為g l = q 莩 ，式中c l 一 流過節(jié)流孔時的流量系數(shù)；d l 一節(jié)流孔直徑；p 。一工作壓力。通過噴嘴擋板處的流量為 g 2 = c 2 x d s，式中c ：一噴嘴擋板處的流量系數(shù)；d 一 測量噴嘴直徑；s 一噴嘴擋板處的間隙；一是以下的氣體重度；p 。一大氣壓( 絕對 大氣壓) 。 根據(jù)流體的聯(lián)系性原理，g = g ，并化簡得 q 譬歷。( 玎飛豳i 一( 嘗 t ( 2 - - 3 2 ) 由于見氣室與兒氣室的溫度是一致的。根據(jù)氣體狀態(tài)方程，有量= 旦，代入式( 2 - - 3 2 ) 后，得 i f i 東刪v 丘一7 順f 學(xué)仃論 鵝帝氣功價；砌 術(shù)的塒飩 s = 制譬。 _ ( 2 3 3 ) 辨心計 統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)；c l ，c z 對于一定的結(jié)構(gòu)的測量系統(tǒng)也是常數(shù)。設(shè)彳= 務(wù)經(jīng)過整理并展 p ，：p ，一： 蘭：里2 二 ：i ：i j ， 。：一。， k 叫- l + 2 k - 2 i p 。o ，i 。竿( 洲腳2 q - c ，竽( 南尸z g 南舢，( 2 - - 3 5 ) 因為是連續(xù)流動g 。= a 2 量= 絲，化簡得 p ， 9 ( 2 3 6 ) c ，d s q 譬 侈i + 。 j 口， p p 。 氏賦礤 址等一( 南) 西 c 1j 函數(shù)式。 ( 2 3 7 ) 代入( 2 - - 3 7 ) 為工況1 1 下背壓以與間隙s 的 ( 三) 工況i i i 由表2 1 知工況1 1 l 下流過節(jié)孔的氣體流速是亞i 臨界狀態(tài)，流過噴嘴擋板處的氣體流 速呈臨晃狀態(tài)，根據(jù)不同狀態(tài)下的流量公式，流經(jīng)節(jié)流孔的流量g 。和流過噴嘴擋板的流 量g ：分別為 積； 【釘- 寸 因g t = g 2 , 蘭：叢，化簡得 r xp l 鼬= 等瑚- = 口j q 才 ，咿：刎( 剖擊壓互 賻琢 f 2 1 再 l 而j fkf 七+ 1 、f 五、西 r2 、而 i 雨j ( 2 3 8 ) 代入( 2 3 8 ) 化簡并整理得 p 。= p 。 。s + 。s ( ，+ 4 暑；5 2 “5 酉 c z s 。， ( 四) 工況 由表2 1 可知工況下流過節(jié)流孔和流過測量噴嘴擋板的氣流均為臨界狀態(tài)，所以 流過節(jié)流孔和噴嘴擋板處的氣體流量分別為 2 0 辱 辱 壓 - | h 土m厝 即。等( 南) 西壓再，g 棚( 剖高壓再 由于g ，：g ：，主= 絲化簡整理得 1 ip x c l 望：a 豳絲 4 。p 。 故 。：旦疊土(240)p p ，2 c i i 石ii - 憶一 式( 2 - - 4 0 ) 的工況下測量系統(tǒng)的背壓以與測量間隙的函數(shù)式。 從以上四種情況下，推導(dǎo)出的p ，一s 的函數(shù)關(guān)系式可以看出，系統(tǒng)中的測量壓力p ， 與工作壓力p 。成正比，與測量間隙s 成反比，無論在何種工況下，背壓兒都是間隙s 的 單值函數(shù)。這些函數(shù)式是以噴嘴擋板的流出面積為，z d s 的前提下推導(dǎo)出來的，在測量過 程中，如果測量日j 隙s 從小到大變化，壓力p ，的值也隨之而變化，笠，的值也隨s 而 p l p o 變化，因而其工作點也會從一個工況移到另一個工況，所以測量系統(tǒng)的工況是由測量間 隙s 決定的。