呂永志 張丕狀

摘 要：在坦克散熱窗表面風(fēng)壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)中，由于空氣柱諧振及阻尼作用等因素的影響，風(fēng)壓信號(hào)經(jīng)過(guò)取樣管路后會(huì)發(fā)生畸變。為在時(shí)域?qū)︼L(fēng)壓畸變信號(hào)進(jìn)行修正，設(shè)計(jì)遞歸濾波器，同時(shí)構(gòu)建脈動(dòng)壓力測(cè)試系統(tǒng)對(duì)遞歸濾波器的修正效果進(jìn)行驗(yàn)證，并且采用正弦脈動(dòng)激勵(lì)法探究不同彈性模量測(cè)壓管道的頻響特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用遞歸濾波法修正測(cè)壓管路畸變信號(hào)是可行的；當(dāng)濾波器階數(shù)為9時(shí)，修正效果最為理想且計(jì)算量小；遞歸濾波器對(duì)較長(zhǎng)的測(cè)壓管路修正效果比較好；彈性模量對(duì)測(cè)壓管道系統(tǒng)的相頻特性影響小，但對(duì)管道的幅頻特性影響明顯，彈性模量高的測(cè)壓管道其幅度增益較大。

關(guān)鍵詞：風(fēng)壓測(cè)量；遞歸濾波；頻響特性；彈性模量；坦克散熱窗

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-5124（2016）09-0116-04

0 引 言

為獲取坦克動(dòng)力艙熱平衡參數(shù)，需要對(duì)坦克排風(fēng)口的風(fēng)量進(jìn)行測(cè)量[1-2]。根據(jù)測(cè)量原理[3-4]，風(fēng)量可通過(guò)出風(fēng)口處的風(fēng)壓值進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)坦克出風(fēng)口單點(diǎn)風(fēng)壓測(cè)量時(shí)需要一定長(zhǎng)度的管道實(shí)現(xiàn)散熱窗表面和壓力傳感器的連接。風(fēng)壓信號(hào)在管道傳輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生畸變，導(dǎo)致測(cè)量值與散熱窗表面風(fēng)壓值發(fā)生較大偏差。為獲取散熱窗表面真實(shí)的風(fēng)壓信號(hào)，需要對(duì)所測(cè)得的風(fēng)壓信號(hào)進(jìn)行修正，確保相位和幅度的改變?cè)诳山邮艿恼`差范圍內(nèi)。

為此，馬文勇等[5]提出采用分布摩擦模型對(duì)脈動(dòng)畸變信號(hào)修正的方法。田村幸雄[6]探究了測(cè)壓管道的彎折點(diǎn)數(shù)量、彎折點(diǎn)位置、彎管內(nèi)徑、截面損失對(duì)頻響函數(shù)的影響。周暄毅等[7]利用優(yōu)化理論在流體管道耗散模型的基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)壓管路系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。Holmes等[8]根據(jù)Tijdeman的理論提出了在測(cè)壓管道中添加限制器的方法來(lái)減弱管道的共振影響，并且給出了相應(yīng)的修正模型。但遺憾的是該模型的管道優(yōu)化長(zhǎng)度為50 cm，很難滿足工程測(cè)量中的要求。通常限制器的孔徑較小，對(duì)尺寸要求嚴(yán)格，有一定的加工難度，而且對(duì)于既定的測(cè)壓管道，安裝比較困難。本文在以上研究的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了時(shí)域遞歸濾波器，并對(duì)不同彈性模量測(cè)壓管道的頻響特性進(jìn)行了探究。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了時(shí)域遞歸濾波器，在時(shí)域完成風(fēng)壓畸變信號(hào)的修正，得到比較理想的修正效果。并且分析了不同彈性模量測(cè)壓管道的頻響特性，結(jié)果表明：遞歸濾波器的最優(yōu)階數(shù)為9階；彈性模量對(duì)測(cè)壓管道的幅頻特性影響不大，彈性模量高的測(cè)壓管道在諧振點(diǎn)處的增益高于彈性模量低的管道。研究結(jié)果對(duì)采用管道引壓方式測(cè)量坦克散熱窗風(fēng)壓有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 柳振杰，劉坤，陳環(huán). 基于模擬環(huán)境的特種車(chē)輛熱平衡試驗(yàn)研究[J]. 裝備環(huán)境工程，2013，10（1）：45-48.

[2] 韓玉閣，宣益民. 坦克動(dòng)力艙內(nèi)的熱特性[J]. 紅外技術(shù)，2000，22（3）：23-26.

[3] 梁國(guó)偉，蔡武昌，等. 流量測(cè)量技術(shù)與儀表[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：4-367.

[4] 蔡武昌，孫淮清，紀(jì)綱. 流量測(cè)量方法和儀表選用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：6-20.

[5] 馬文勇，劉慶寬，劉小兵，等. 風(fēng)洞試驗(yàn)中測(cè)壓管路信號(hào)畸變及修正研究[J]. 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，2013，27（4）：71-77.

[6] YOSHIDA A， TAMURA Y， KURITA T. Effects of bends in a tubing system for pressure measurement[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics，2001，89（s14-15）：1701-1716.

[7] 周暄毅，顧明. 單通道測(cè)壓管路系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31（7）：798-802.

[8] HOLMES J D， LEWIS R E. Optimization of dynamic pressure measurement systems. I. Single point measurements[J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics，1987，25（3）：249-273.

[9] 沈宇鍵，何昕，郝志航. 時(shí)域遞歸濾波算法中K系數(shù)確定方法的研究[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2001，23（3）：61-65.

[10] 陳波，駱盼育，楊青山. 測(cè)壓管道系統(tǒng)頻響函數(shù)及對(duì)風(fēng)效應(yīng)的影響[J]. 振動(dòng)與沖擊，2014，33（3）：130-134.

[11] HUANG T M， RGJ F. A comparison of recursive filter and spectral methods for digital correction of pressure measurements distorted by tubing response[C]∥Proceedings of Fifth UK Wind Engineering Society Conference，2002：169-172.

[12] 李學(xué)來(lái)，郭榮偉. 振蕩管內(nèi)氣柱諧振的研究[J]. 航空學(xué)報(bào)，1999，20（2）：1-3.

（編輯：李妮）