Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Bezkontaktowe mierzenie cisnienia

22 Kwi 2016 13:26 1005 17
  • Poziom 8  
    Witam,
    mam dość nietypowy problem nawet w ujęciu czysto teoretycznym... otóż potrzebuje mierzyć (nie raz) ciśnienie w zamkniętej rurze (z obu stron - nic nie wleci, nic nie wyleci). W środku rury jest powietrze o ciśnieniu większym niż atmosferyczne, które jest dookoła. Nie mogę uszkodzić rury w żaden sposób, stąd najlepiej zmierzyć je jakoś bezkontaktowo (lub przynajmniej quasi).
    Słyszałem o metodzie, gdzie z dwóch, przeciwległych stron wywiera się lekką siłę na rurę i mierzy się jej odkształcenie (zakres max do 20 μm) - pozostajemy wciąż w zakresie modułu Younga, ale siła różni się od tej, wywieranej na referencyjny obiekt o znanym ciśnieniu wewnętrznym. Jednakże jest tutaj ten kontakt....
    Zastanawiałem się nad ultradźwiękami - metal rury i obszar powietrza to dwa różne ośrodki i w teorii zwiększenie ciśnienia powietrza powinno dać jakieś zmiany sygnału UT. Nie mam jednak jak tego przetestować, stąd pytanie: czy ktoś cokolwiek o tym słyszał lub wie? Jest to możliwe?
    Jakieś inne możliwe metody?

    Dziękuję za odpowiedź
  • Poziom 1  
    Moim zdaniem można by rozmyślać inne bezstykowe metody pomiaru odległości, jeśli liczyć na odkształcenie sprężyste rury : pojemnościowe, indukcyjne, optyczne.. Ultradźwiękowo - to akurat chyba bardziej skomplikowane... Ale to wszystko i tak chyba za mało - same termiczne zmiany wymiarów dadzą zapewne sygnał większy niż ciśnienie - to się da policzyć. Chyba że ciśnienie jest zmienne i jego sygnał da się odfiltrować od tła ? Może lepiej się skupić na wbudowaniu w rurę jakiegoś przetwornika ciśnienia ?
  • Poziom 21  
    A może próbować zważyć rurę? Niby jest kontakt ale nieinwazyjny.
  • Poziom 17  
    Z czego jest zrobiona rura?
  • Poziom 34  
    Czy bezprzewodowy czujnik ciśnienia umieszczony wewnątrz rury nie rozwiązuje problemu ? Jeśli rura jest metalowa to do przesłania informacji o ciśnieniu można użyć np. ultradźwięków.
  • Poziom 8  
    Dziękuję bardzo za wszystkie odpowiedzi.
    Główną moją ideą było stwierdzenie możliwości mierzenia tego ciśnienia całkowicie bez jakiejkolwiek ingerencji do rury - łącznie tutaj z instalowaniem czegokolwiek w procesie wyrobienia.
    Rura metalowa, więc teoretycznie można by było użyć prądów wirowych do mapowania wewnętrznej powierzchni rury, ale zmiany od ciśnienia mogą być zbyt małe by to było detekowane.
    Chodzi mi bardziej o dosyć spektakularne zmiany ciśnienia (np: 0,1MPa - 1MPa albo i więcej) ale oczywiście im dokładniejsze by to było tym lepiej. Przy ustalonej temperaturze, zmiany termiczne można odfiltrować dość łatwo tylko jakiekolwiek zmiany geometrii muszą być mierzone bezpośrednio, żeby były wystarczająco dokładne (wspomniane wcześniej 20 mikro). Czujnik tutaj dobry to myślę LVDT. Ale znów kontakt. Bezkontaktowo to pośrednie metody (np. Laser, UT) - opóźnienie sygnału po dobiciu, ale wątpię żeby poza laboratorium dało się zmierzyć zmiany an poziomie mikro.
    @TvWidget - jak ultradźwięk będzie się zmieniał z racji zmiany ciśnienia powietrza wewnątrz rury? Masz może jakieś info o tym?
    Raz jeszcze dziękuję za pomysły.
  • Poziom 17  
    TvVidget miał na myśli – jak sądzę – transmisję danych z czujnika ciśnienia wewnątrz rury poza nią przy pomocy ultradźwięków.
  • Poziom 34  
    Prędkość rozchodzenia się dźwięku jest zależna od ciśnienia. W zamkniętej rurze wystąpi rezonans. Jeśli uda się określić jego częstotliwość to będzie można obliczyć ciśnienie.
    Jeśli rura jest cienkościenna to ciśnienie będzie wpływało na jej sztywność. Można zmierzyć częstotliwość rezonansową tej drgań. Być może da się na tej postawie określić ciśnienie.
  • Poziom 17  
    Popularne źródła twierdzą, że prędkość dźwięku w gazie nie zależy od ciśnienia.
  • Poziom 8  
    Ale, idąc dalej, jeśli cokolwiek będzie zamknięte w rurze (np. wada w trakcie wyroby, nawary, czy tez celowo jakiś inny ośrodek), to już mierzenie nie będzie dokładne, mam rację?
    Trochę może mieszam, ale chodzi mi o to jak bardzo doskonałe muszą być warunki.
  • Poziom 17  
    Właśnie większość metod, jakie przychodzą nam tu do głowy, będzie miała zasadniczy problem z kalibracją. Czyli sprawdziłyby się przy pomiarach zmian ciśnienia w jednej konkretnej rurze. Natomiast zupełnie nie nadają się do pomiaru ciśnienia w kolejno mierzonych różnych rurach (nawet tego samego typu), bo najdrobniejsze odchłki wymiarów rury, czy właśnie jakieś wady, spowodują ogromny rozrzut wyników.

    Z inżynierskiego punktu widzenia najprościej byłoby mierzyć ciśnienie w czasie napełniania rury gazem...
  • Poziom 8  
    Ale jeśli ogrzejemy rurę, czy wykonamy cokolwiek na niej to zwiększy się ciśnienie. Rozważmy np coś takiego: mamy pracujący tłok (np. przy klapie bagażnika w aucie) na sprężone powietrze (założenia: metalowy i powiedzmy, że nie ma strat gazu, nie chcemy czymkolwiek dotykać tłoka - to jest dziwne, ale załóżmy); tlok pracuje 4 lata, auto czasem na słoncu, czasem mróz -20. Po tych 4 latach chcemy sprawdzić o ile zmieniło się ciśnienie (nawet wystarczy w przypadku nagrzania tłoka od słonca a nie po 4 latach) z możliwie najwyższą dokładnością, ale bez jego rozbierania.
    W teorii nie widzę metody innej niż wykorzystać to, co pisał TvWidget - zmiany prędkości dźwięku ze zmianą ciśnienia, a raczej rezonansu rury. Ale istnieje taka technologia w ogóle?
    Zmiana ciśnienia spowoduje zmianę gęstości, ale tutaj też jest pytanie o mozliwości mapowania cząsteczek w gazie i ich upakowania.
  • Poziom 23  
    Witam

    Na innym forum znalazłem taki wywód

    Bezkontaktowe mierzenie cisnienia

    Może należy pójść tym tropem
  • Poziom 34  
    Rzeczywiście prędkość dźwięku nie zależy od ciśnienia.
  • Poziom 21  
    A co z ważeniem rury? Nie wiem jak bardzo intensywny kontakt jest dopuszczalny ale znając masę rury możemy obliczyć ile gazu tam jest. Następnie mierząc temperaturę pirometrem możemy obliczyć ciśnienie wywierane na ścianki.
  • Poziom 8  
    Chyba to byłby najbardziej możliwy i rzeczywisty system. Jednak w przypadku np. wspomnianego siłownika do klapy bagażnika dalej jest konieczność jego wymontowania i znajomości chociaż z grubsza masy początkowej. Idąc dalej - zmienną tutaj będzie gęstość gazu (upakowanie jego cząsteczek i ich wzbudzenie).
    A co w przypadku, kiedy mierzenie jest bieżące - ot, chce sobie zmierzyć ciśnienie wody w kaloryferze w jakimkolwiek momencie (kaloryfer - metal, obieg zamknięty, nie wiem, co jest w środku)? Istnieje jakakolwiek wiązka energetyczna, która może przejść przez metal i zmieniać swoje właściwości po wpływem zmiany ciśnienia gazu za metalem? A jak wyglądałaby odpowiedź rezonansowa rury przy różnym ciśnieniu wewnątrz po jej wzbudzeniu?

    Dodano po 5 [godziny] 16 [minuty]:

    A jeszcze taka możliwość: miniaturowy (mikro) mikrofon kierunkowy i kontaktowy, który mierzyłby liczbę uderzeń cząstek w metolową ścianę - ze zwiększaniem ciśnienia, wzrastałaby również ta liczba.
    Największym problemem byłaby tutaj detekcja tak małych energii, choć zmiana pędu jest 2. Drugą sprawą jest szum tła - przy takich częstotliwościach i maleńkich amplitudach to też może być problem, ale jeśli "przykleimy" mikrofon 0,5mm x 0,5mm i będzie on kierunkowy to może jakoś da rade to odfiltrować.
    Jest to zbyt z kosmosu? Chociaż teoretyczna możliwość, czy zbyt przesadzam?
  • Poziom 34  
    Najprościej jest napełnić rurę gazem o znanym składzie izotopowym. Znając czas połowicznego rozkładu i mierząc natężenie promieniowania można oszacować ilość gazu w danej chwili.
  • Poziom 21  
    Chodzi Ci o urządzenie mierzące ciśnienie, które działało by jak pirometr albo suszarka policyjna. Celuje w butle i mam wynik ciśnienia. Takie urządzenie chyba nie istnieje, ale byłoby wygodne przy sprawdzaniu np. ciśnienia w oponach.
    Gdyby wcześniej było wiadomo że potrzebny będzie taki pomiar ciśnienia to wewnątrz zbiornika zamontowano by czujnik bezprzewodowy albo napisano mase samego zbiornika na tabliczce itp. ale od tak "podchodze do byle czego i mierze" to chyba się nie da.