ENÍ ŽÁROVÝM ANEMOMETREM

M

ENÍ ŽÁROVÝM ANEMOMETREM Anemometr MiniCTA Dantec Dynamics A/S

Kundys J., Fabián P., Kozubková M. 2004

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338

OBSAH 1.

ÚVOD ............................................................................................................................................................. 3 1.1

CTA ANEMOMETR ................................................................................................................................... 3

2.

O PROGRAMU .............................................................................................................................................. 3

3.

KONFIGURACE SYSTÉMU......................................................................................................................... 5 3.1

INSTALACE A UZEMN NÍ MINICTA.......................................................................................................... 5

3.2

P IPOJENÍ SOND A KABEL ...................................................................................................................... 6

3.3

NOVÝ MINICTA PROJEKT ........................................................................................................................ 6

4.

NASTAVENÍ CTA......................................................................................................................................... 7 4.1

NASTAVENÍ ŽHAVENÍ ............................................................................................................................... 7

4.2

NASTAVENÍ ÚPRAVY SIGNÁLU ................................................................................................................. 8

5.

KALIBRACE RYCHLOSTI..........................................................................................................................10

6.

SB R DAT ....................................................................................................................................................11

7.

P EVOD A ZPRACOVÁNÍ DAT ................................................................................................................13 7.1

P EVOD A ROZKLAD NA SLOŽKY .............................................................................................................13

7.2

ZPRACOVÁNÍ DAT (ANALÝZA).................................................................................................................13

8.

NEJISTOTA M

ENÍ ..................................................................................................................................17

9.

DALŠÍ LITERATURA ..................................................................................................................................17

10.

PROJEKT I ................................................................................................................................................19

11.

PROJEKT II ...............................................................................................................................................27

12.

LITERATURA...........................................................................................................................................36

2


1. Úvod 1.1 CTA anemometr CTA anemometr je p ístroj pro m ení rychlosti tekutinách a je obzvlášt vhodný pro m ení turbulentních fluktuací rychlostí proud ní. Pracuje na základ konvek ního p enosu tepla ze zah ívaného

idla do

okolního tekutiny, p i emž p estup tepla je primárn

závislý na rychlosti tekutiny.

Použitím velmi tenkých drátkových umíst ných v tekutin zp tnovazební

idel

a elektroniky se

smy kou

je

umožn no

m ení fluktuací rychlostí malého m ítka turbulence a vysokých frekvencí. Výhody CTA oproti jiným m ícím technikám snadnost použití analogové

výstupní

nap tí

(tzn.

žádná informace není ztracena) vysoké prostorové rozlišení (ideální pro m ení frekven ních spekter)

2. O programu Souprava MiniCTA ke své innosti pot ebuje PC nebo notebook pro sb r a zpracování dat. Prvním krokem je: instalace driver software A/D p evodníku National Instruments vlastní A/D p evodník MiniCTA aplika ní program

3


Instalace A/D driver software a A/D desky a) Vložte do po íta e instala ní CD National Instruments a spus te instala ní programový software. Nainstalujte pouze driver desky A/D. Všimn te si, že b hem instalace softwarového driveru nemá být ješt

v PC instalován vlastní A/D

p evodník. b) Vypn te po íta a instalujte desku A/D p evodníku. c) Restartujte po íta . Ten Vás informuje o tom, že deska A/D p evodníku byla nalezena. Instalace MiniCTA software a) P i vypnutém PC nasa te hardwarový klí

na paralelní port tiskárny. Nastartujte

po íta . b) Vložte instala ní CD MiniCTA systému do po íta e a spus te instala ní program MiniCTA anemometru. !POZOR! M žete instalovat a spoušt t MiniCTA software i na jiném po íta i, který ale musí být rovn ž vybaven hardwarovým klí em. Takto m žete sbírat data na jednom po íta i a analyzovat je na druhém po íta i. Je ale d ležité, aby driver National Instruments byl instalován na obou po íta ích, jinak by nebylo možné otevírat datové záznamy nezpracovaných dat. Jak m it se soupravou MiniCTA anemometru Experiment s použitím soupravy MiniCTA se skládá z následujících krok . Konfigurace systému Nastavení a kalibrace anemometru Sb r dat Konverze dat a zpracování dat Konfigurace systému spo ívá ve fyzickém spojení jednotlivých ástí systému (sondy, kabely, CTA, atd.), zatímco nastavení anemometru, kalibrace, sb r dat a zpracování dat jsou

4


všechny provád ny z aplika ního programu. Jakmile je provedena konfigurace, MiniCTA software Vás provede všemi dalšími procesy.

3. Konfigurace systému

Kompletní m ící systém sestává z následujících ástí : Sonda se žhaveným drátkem s držákem sondy a 4 m kabelem s BNC konektory MiniCTA anemometr s vestav ným kondicionérem signálu a s napáje em Výstupní kabel s BNC konektory Konektorová sk í ka s plochým kabelem ke kart A/D p evodníku Deska A/D p evodníku (National Instruments), namontovaná v PC (nebo notebooku) PC nebo laptop po íta

s nainstalovaným NIDAQ driverem a s nainstalovaným

MiniCTA aplika ním programem

3.1 Instalace a uzemn ní MiniCTA Protože MiniCTA je normáln plovoucí (sí ový napáje není uzemn n), je d ležité použít diferenciální vstup A/D p evodníku a propojit signálovou zem anemometru se zemí analogového vstupu p evodníku a po íta e p es doporu ený odpor 100 k , aby se zabránilo problém m se šumem.V p ípad zájmu více detail naleznete v MiniCTA User´s Guide. Konektorová sk í ka Dantec pro 4 kabely je ale již zapojena s diferenciálnimi vstupy a ádn uzemn na na PC zem. V tomto p ípad tedy není t eba žádné opatrnosti. 5


3.2 P ipojení sond a kabel

Sonda je namontována do m eného proudu ve stejné orientaci, v jaké byla b hem kalibrace, nejlépe drátkem kolmo na proud a podp rami rovnob žn s proudem. Je praktické, aby se systém sou adnic sondy (X,Y,Z) shodoval se systémem sou adnic laborato e (U,V,W).

Doporu ujeme rovn ž, aby všechny BNC konektory na sondách kabelech byly zasunuty do krátkých kousk

plastové hadice, aby žádný konektor nem l elektrický kontakt

s kovovými ástmi experimentálního za ízení nebo jinými ástmi.

3.3 Nový MiniCTA projekt Jestliže jste nainstalovali a zkonfigurovali systém, m žete otev ít Minolta software, vytvo it nový projekt, v konfigura ním dialogu vložit typ desky A/D p evodníku, definovat jeho nastavení (diferenciální), a definovat, jak jsou sondy p ipojeny ke vstupním kanál m A/D p evodníku. 6


4. Nastavení CTA

4.1 Nastavení žhavení Nastavení p ežhavení definuje pracovní teplotu sníma e. Odpor p ežhavení (dekádový odpor) v pravé v tvi m stku je nastaven tak, že jakmile se m stek p epne do režimu operace, dosáhne sníma požadované pracovní teploty. MiniCTA software vypo ítává nastavení dekádového odporu na základ odporu sníma e, vloženého b hem po áte ního nastavení CTA. Nastavení p ežhavení m že být provedeno bu na základ odporu sníma e p i 20°C (jak je uvedeno na pouzdru sondy), nebo na základ zm eného odporu p i skute né teplot .

Nastavení na základ dat výrobce : P e t te odpor sníma e p i teplot 20°C R20 na nálepce pouzdra sondy. Vypo ítejte dekádový odpor jako :

[

Rdec = BR ⋅ (1 + a ) ⋅ R20 + Rleads + Rsup port + Rcable

]

Rleads = odpor p ívod sondy, Rsupport = odpor podp r sond, Rcable = odpor kabelu a = 0,8 pro vzduch ( do teploty 220°C) BR = 20 Nastavení na základ vlastních dat : Zm te celkový odpor Rtot,0 p i teplot T0 a vypo t te aktivní odpor sníma e :

R0 = Rtot ,0 − (Rleads + Rsup port + Rcable )

[

Rdec = BR ⋅ (1 + a ) ⋅ R0 + Rleads + Rsup port + Rcable

]

Nastavte dekádový odpor Rdec Zm ení provedeme ohmmetrem p ímo na drátku sondy.

7


Jak používat nastavení p ežhavení Praktické použití nastavení p ežhavení závisí na tom, jak se m ní teplota b hem nastavení, kalibrace a experimentu. 1. Je-li teplota stále konstantní ( T se m ní mén než nap . 0.5°C ) : P ežhavení se nastaví jednou na za átku experimentu a nechá se nezm n né b hem celé kalibrace a sb ru dat. 2. Jestliže se teplota m ní mezi nastavením, kalibrací a experimentem, jsou dv možnosti: Zm na nastavení p ežhavení : Zm í se odpor sondy a p ežhavení se upraví p ed kalibrací a p ed každým sb rem dat. Pom r p ežhavení bude pak stejný ve všech situacích a vliv teploty bude minimalizován. Teplotní korekce : P ežhavení je nastaveno jednou a ponecháno beze zm ny po dobu kalibrace a sb ru dat. B hem kalibrace a sb ru dat se m í teplota a ta je pak použita ke korekci nap tí na výstupu anemometru p ed konverzí a zpracováním dat.

4.2 Nastavení úpravy signálu Vysokofrekven ní filtrace ( low – pass) VF filtrace se používá k odstran ní šumu a k zabrán ní toho, aby se vysoké frekvence nep esunuly p i vzorkování do nízkých frekvencí ( anti-aliasing ). Aby bylo možné ádn nastavit VF filtr, je nutné znát, nebo alespo frekvencích v proudu.

8

mít p ibližnou p edstavu o nejvyšších


VF filtrace : Odhadn te nejvyšší frekvenci :

fmax

Zvolte mezní frekvenci : fcut-off = 2.fmax Vyberte nastavení filtru nejbližší mezní frekvenci fcut-off fmax m že být ur ena z výkonového spektra, vypo teného na základ mnoha sb r dat s vysokou vzorkovací rychlostí a s vysokým po tem vzork .

Stejnosm rná kompenzace (offset) Úrove CTA signálu m že být snížena ode tením stejnosm rné složky (offset). To je nutné v p ípad , že se signál pohybuje mimo rozsah A/D p evodníku – když je nutné zesílení signálu p ed digitalizací.

Nastavení offsetu: Ur ete nejmenší hodnotu nap tí Emin CTA signálu,který se má m it. Nastavte offset na hodnotu: Eoffset = Emin !POZOR! Je-li to možné, vyhn te se používání offsetu. Obvyklé postupy pro teplotní korekce po aplikaci offsetu již neplatí, pokud není signál rekonstruován p idáním offsetu p ed korekcí.

9


Zesílení signálu (gain) CTA signál m že být zapot ebí zesílit, aby bylo možné využít A/D p evodník s rozlišením p íliš malým pro danou aplikaci. A/D p evodník 12 bit má rozlišení 2,4mV v rozsahu 0-10 V. Použijeme-li zesílení 16 p ed digitalizací CTA signálu, 12-bitové rozlišení se zlepší na 0,15mV, což odpovídá 16-bitovému p evodníku s CTA zesílením 1. To je posta ující pro m ení turbulence pozadí až do asi 0.1%.

5. Kalibrace rychlosti Kalibrace nalézá vztah mezi výstupem CTA a rychlostí proud ní tím, že sondu vystaví sérii známých rychlostí U, a p itom zaznamenává výstupní nap tí E. K ivka proložená body (E,U) pak p edstavuje p enosovou funkci, která se pak používá pro p evod dat z nap tí na rychlost. Kalibraci lze provést bu

speciálním kalibrátorem, nebo v aerodynamickém tunelu za

sou asného použití nap . Pitotovy sondy jako reference. B hem kalibrace je nutné zaznamenávat i teplotu. Jestliže se teplota mezi kalibrací a m ením m ní, je nutné korigovat CTA data za zm ny teploty.

Postup p i kalibraci rychlosti:

Nasa te sondu do držáku kalibrátoru se stejnou orientací podp r drátku jaká bude použita b hem experimentu. Zaznamenejte podmínky okolí: Teplotu Ta a barometrický tlak pb.

10


Nastavte podmínky pro m ení: Nastavte anemometr tak, aby pracoval s p edtím zvoleným p ežhavením Zvolte minimální a maximální kalibra ní rychlost, Umin,cal a Umax,cal. Zvolte po et kalibra ních bod (doporu uje se minimáln 10 bod ). Zvolte rozložení kalibra ní rychlosti ( doporu uje se logaritmické rozložení) Vytvo te požadované rychlosti a nasbírejte CTA nap tí, spolu s rychlostí a okolní teplotou ve všech bodech.

MiniCTA software pak automaticky vytvo í p enosovou funkci z nap tí E ve tvaru polynomu tvrtého ádu. 2 3 4 U = C 0 + C1 ⋅ E corr + C 2 ⋅ E corr + C 3 ⋅ E corr + C 4 ⋅ E corr

6. Sb r dat Následující údaje platí pro stacionární podmínky. Parametry, definující sb r dat, jsou v tomto p ípad : vzorkovací frekvence SR (sampling rate) po et vzork N Tyto parametry spolu ur ují dobu sb ru dat jako T = N/SR. Hodnoty SR a N primárn závisí na typu požadované analýzy dat ( asový pr m r nebo spektrální analýza) a na p ijatelné hladin statistické neur itosti.

11


Analýza asového pr m ru (Umean,Urms): Odhadn te následující o ekávané veli iny v proud ní: rychlost U [m/s] integrální asové m ítko T1 [s] – na základ autokorela ní funkce intenzitu turbulence Tu [%] Zvolte požadovanou neur itost a hladinu pravd podobnosti: neur itost u [%] – z Umean hladina pravd podobnosti (1-a) [%] Vypo t te vzorkovací frekvenci SR: SR =

1 2T1

Vypo t te po et vzork N:

1 za ⋅ ⋅ Tu N= 2 u

2

Kde za/2 je prom nná spojená s hladinou pravd podobnosti (1-a) gaussovské funkce hustoty pravd podobnosti p(z).

Spektrální analýza (výkonové spektrum): Jestliže je VF filtr nastaven na mezní frekvenci, která odpovídá proud ní (viz 4.2), vzorkovací rychlost SR by m la být zvolena jako: SR = 2.fcut-off nebo SR = 2,5 . fcut-off

12


aby se vzal v úvahu reálný tvar VF filtru, který na mezní frekvenci neomezuje signál na nulu. Minimální vzorkovací rychlost pro zabrán ní podvzorkování je: SR = 2.fmax (Nyquistovo kriterium).

7. P evod a zpracování dat 7.1 P evod a rozklad na složky P evod dat je proces konverze CTA nap tí na složky rychlosti. Obsahuje následující kroky: Teplotní korekce CTA nap tí (používá se tehdy, je-li teplota m ena spolu s rychlostí). P evod (linearizace) na kalibra ní rychlosti.

Opravy na teplotu: Nam ené nap tí Ea je korigováno pomocí známé hodnoty teploty drátku Tw,kalibra ní teploty T0 a teploty Ta b hem sb ru dat. E corr

T − T0 = w T w − Ta

0,5

⋅ Ea

P evod: Kalibra ní rychlost je po ítána z p enosové funkce: 2 3 4 U = C 0 + C1 ⋅ E corr + C 2 ⋅ E corr + C 3 ⋅ E corr + C 4 ⋅ E corr

Rozklad: Rozklad kalibra ní rychlosti na složky rychlosti v sou adnicích sondy se provádí automaticky uvnit MiniCTA software, kde se provádí p evod a zpracování pro X-sondy a triaxiální sondy. Algoritmus používá p edpokládané hodnoty pro sm rové citlivosti, pocházející z knihovny sond. Další podrobnosti o MiniCTA software naleznete v MiniCTA Manuálu nebo brožu e „How to measure turbulence with hot-wire anemometres“, kterou lze stáhnout z internetových stránek Dantec Dynamic.

13


7.2 Zpracování dat (analýza) Získaná data mohou být zpracována (nebo analyzována) v jedné z následujících domén: amplitudová doména asová doména frekven ní doména Následující postupy vyžadují (statisticky) stacionární náhodná data. MiniCTA aplika ní software obsahuje moduly, které vykonávají nejb žn jší analýzu dat tak, jak je definováno níže. Standardním postupem je vybrat si požadovaný typ analýzy a aplikovat ji na danou asovou sérii. Zpracovaná data pak budou uložena v Projektu a budou k dispozici pro grafickou prezentaci nebo export do programu pro generaci zpráv.

Momenty založené na jedné datové sérii: st ední rychlost:

U mean =

1 ⋅ N

N

Ui

1

standardní (sm rodatná) odchylka U rms

intenzita turbulence

Tu =

U rms U mean

14

1 = ⋅ N −1

N

1

(U i − U mean )

0,5 2


Momenty založené na dvou asových sériích (Reynoldsova te ná nap tí):

1 ⋅ N 1 uw = ⋅ N 1 vw = ⋅ N

uv =

N

(U i

− U mean ) ⋅ (Vi − Vmean )

(U i

− U mean ) ⋅ (Wi − Wmean )

1 N 1 N

(Vi − Vmean ) ⋅ (Wi

− Wmean )

1

Autokorela ní funkce a integrální asové m ítko: Vyžadují dlouhé asové série x(t),nevzorkované podle Nyquistova kritéria. • autokorela ní funkce: R x (τ ) = lim T →∞

1 ⋅ T

T 0

x(t ) ⋅ x(t + τ ) ⋅ dt

• integrální asové m ítko:

T 1=

∞ 0

ρ x (τ ) ⋅ dτ

• kde autokorela ní koeficient je definován jako:

ρ x (τ ) =

R x (τ ) R x (0 )

!POZOR! Autokorelaci lze provést ze surových nelinearizovaných dat. Autokorela ní funkce slouží ke zjišt ní asového m ítka T1.Proložím-li grafem autokorelace parabolu, získám toto asové mikrom ítko.Více je možné nalézt v literatu e („M ení tekutinových mechanism “).

15


Výkonové spektrum na základ jedné asové série: Anylýza m že být provedena ze surových nelinearizovanách signál za p edpokladu, že jsou navzorkovány podle Nyquistova kritéria.P esnost spektra závisí na použitém algoritmu a na po tu, který musí normáln být vysoký. Spektrální výkonová hustota: G (t ) = lim T →∞

1 F(if ) T

2

Význam : Je.li náhodná veli ina nap tí nebo proud, potom výkonová hustota udává rozd lení jeho výkonu ve frekven ní oblasti od nulové frekvence po nekone n velkou.Je-i náhodná veli ina rychlost kapaliny, pak výkonová hustota udává rozd lení energie ve frekven ní oblasti.

St ední výkon nebo energie: ∞

E st = G ( f ) ⋅ df

f2

mezi dv ma frekvencemi E ( f 1, f 2 ) = G ( f ) ⋅ df

0

f1

Vztah mezi spektrální výkonovou hustotu a rozptylem: ∞

D = G ( f ) ⋅ df 0

Autokorela ní funkce a výkonová hustota tvo í transforma ní pár dle Wiener-Chin inových vztah .To je výhodné z hlediska matematického i fyzikálního.Více informací i p ehled typ korela ních funkcí a jim odpovídajících hustot lze najít v literatu e. („M ení tekutinových mechanism “).

16


8. Nejistota m ení Nejistota výsledk

získaných CTA anemometrem je kombinací nejistot jednotlivých

nam ených nap tí, p evedených na rychlost a nejistoty statistické analýzy rychlostní série. Nejistota každého individuálního vzorku rychlosti je ur ena na základ detailní znalosti p ístroj , kalibra ního za ízení a experimentálních podmínek (teplota, tlak apd.). Nejistota vzorku rychlosti,získaní za kalibra ních podmínek, je typicky 1% na hladin pravd podobnosti 95%. Jestliže se p idá nejistota vlastního kalibrátoru, celková nejistota se m že zvýšit až na 3% v závislosti na kvalit kalibrace. Nejistota zpracovaných dat závisí jak na nejistot jednotlivých vzork ,tak na vzorkovacím postupu a množství vzork , jak je zmín no v Kapitole 6. Pro další prosím konzultujte literaturu.

9. Další literatura Obsažn jší pr vodce s názvem „How to measure turbulence with hot-wire anemometres“, je publikována na internetové adrese Dantec Dynamics jako PDF záznam. Lze jej zdarma stáhnout z oddílu literatury. P/rosím obra te se na www.dantecdynamics.com/literature. Mimo podrobn jšího popisu nastavení a m ících procedur rovn ž obsahuje seznam doporu ené literatury o drátkové anemometrii, z níž v tšina je dostupná od Dantec Dynamics.

17


P íloha I

Vzorové MiniCTA projekty

18


10.

Projekt I

P íprava MiniCTA projektu : Tato kapitola Vás provede k praktickému použití MiniCTA programu: 1. Vytvo te složku pro databázi a projekt.

Zapnutí MiniCTA: zapamatujte si,že by jste nem li p ipojovat sí ovým zdroj k MiniCTA p edtím,než je p ipojena sonda a než je dekádovým odporem

nastaven

p íslušný

faktor

p ežhavení.

1-D m ení v jednom bod Výstup anemometru je p ipojen na vstupní kanál desky A/D p evodníku v po íta i PC.P edpokládá se,že okolní teplota b hem trvání celého projektu z stane konstantní nebo tém

konstantní.

Seznam hardware: sonda 55P11 s držákem sondy 55H20 kabel sondy 9055A1863, 4metry MiniCTA anemometr 55T30 kabel a konektorová sk í pro A/D desku PC po íta s instalovanou A/D deskou 1) Propojte 50-ohmovým kabelem konektor Analog Output na MiniCTA a vstup 0 na konektorové sk í ce A/D desky. 2) Propojte sondu s držákem a výstupní konektor MiniCTA ty metrovým kabelem sondy. 3) Zapn te napájení obou systém .

19


Otev ete MiniCTA software: Otev ete MiniCTA software poklepáním na ikonu MiniCTA nebo ze Start menu.Dialog Vás nyní vyzve vytvo it novou databázi.

Vytvo ení databáze z File menu zvolte Database

New

Vyberte adresá ,který jste p edtím k tomuto ú elu vytvo ili a vložte jméno nové databáze,nap . 1-wire.sdb klepn te na OK.

Vytvo te Projekt Nyní

jste

vyzváni

Projekt.Klepn te

vytvo it

Yes.Otev e

se

nový „New

Project“ dialog. vložte jméno vašeho projektu a své iniciály do pole „Crrested

by“. klepn te OK.

Definujte Device: Nyní jste vyzváni vybrat desku A/D p evodníku.Zvolte Yes a otev e „Device Library“ dialog. vyberte desku A/D, ,která je instalována v po íta i. klepni OK. Nyní je otev ena cesta od Projektu k driveru p evodníku.

20


Konfigurace systému: Nyní

jste vyzváni

konfigurovat

m ící

systém. Klepn te Yes a otev e se „System

Configuration“ dialog. Nyní zvolte sondu,kabel/držák sondy a výstupní kanál desky A/D p evodníku. klepn te na ikonu sondy s jedním drátkem. otev e se dialog „Select Probe,Support

and Cable“ vyberte sondu 55P11 Wire držák 55H20 a kabel 1864 BNC/BNC. klepn te OK.Sondy,držák a kabel jsou nyní

p idány

sestavy.Základn

do

obrázku

jsou p ipojeny nana

vstupní kanál 0 karty A/D p evodníku. klepn te OK. Nyní budete vyzváni definovat nastavení hardwaru.

Nastavení MiniCTA hardware: Nyní jste vyzvání k nastavení MiniCTA. Je zobrazena referen ní teplota a p ežhavení sondy z knihovny sond. vložte odpor sondy za studena R20 p i 20°C nálepky na pouzdru sondy. po klepnutí „Update“ se zobrazí provozní data sondy a p íslušné nastavení pá kových p epína MiniCTA klepn te OK a budete vyzváni provést rychlostní kalibraci sondy. 21


Rychlostní kalibrace P edpokládá se,že máte k dispozici n jaký prost edek ke

kalibraci

aerodynamický

sondy,nap . tunel

volný

proud

nebo

s Pitotovou

sondou

jako

rychlostní referencí. Otev e se „Velocity Range“ dialog vložte minimální a maximální rychlost a po et kalibra ních bod . v dialogu

nechte

logaritmické

ozna ené

rozložení,protože

poskytuje

nejlepší

p esnost

linearizace

v širokém

rozsahu

rychlosti a klepn te OK.

Otev ete si „Calibration“ dialog. zvolte Bod 1.Na kalibra ním za ízení nastavte

požadovanou

rychlost.Z

klávesnice vložte skute nou rychlost. z klávesnice vložte teplotu do pole

Temp. klepn te na knoflík Parametres Read. klepn te

na

knoflík

Voltages

Read.Nap tí z výstupu CTA je nyní p e teno p es A/D p evodník. klepn te

na

Update.Rychlost,teplota

knoflík a

nap tí

na

sond jsou nyní p eneseny do tabulky dat. zvolte další bod a postup opakujte,až jsou všechny body vloženy v tabulce dat. 22


klepn te na Fit. Otev e se se dialog „Curve

fit

analysis“.Zobrazí

se

koeficienty náradní funkce a lineariza ní chyby.V tomto projektu prosím ignorujte zaškrtávací

Temperature

polí ko

corection. Jste-li spokojeni s kalibrací,klepn te na tla ítko OK.Nyni je zobrazena kompletní kalibra ní tabulka.

Close and save the calibration event: poklepejte na menu control (horní levý

roh)

tabulky.Otev e

okna se

datové

dialog

Save

event. napište datového

identifikaci/jméno souboru

a

zvolte

OK.Dialog box se zav e a jste vyzváni vytvo it Conversion event založený na kalibraci sondy. klepn te Yes.Otev e se dialog Save

event. napište

identifikace

a

zvlote

OK.Dialog box se zav e a jste vyzváni

vytvo it

defaultový

Convesion event.Klepn te Yes. Calibration event a Conversion/reduction event jsou p idány do Project Manageru.

23


Práce Online: Nyní m žete vyzkoušet innost systému online. zvolte Online analysis z menu Run. Otev e se Online dialog box zvolte tla ítko Start. Datový displej je nyní obnovován po každém sb ru dat,dokud nezvolíte Stop nebo nezav ete dialog box. M žete zobrazit rychlost namísto nap tí,zvolíteli

Velocity

from calibration

v poli

Output

as.B hem chodu Online se neukládají žádná data.

Základní nastavení (Default) : Defaultní

natavení

sestává

z nastavení

hardware,ze smy ky,definující polohu sondy sb r dat (vzorkovací rychlost a po et vzork ) a

kone n

z defaultní

konverze/redukce,použité na sebraná data. V tomto p íkladu nemusíte na defaultním nastavení nic m nit.

Spus te Default: Nam ená data m žete uložit do souboru tím,že na místo Online spustíte Default. z menu Run zvolte Run default set-up nebo klikn te na ikonu Acquire data v hlavním panelu nástroj . objeví se dialog Acquire data to disk.

24


vložte identifikaci pro Raw data event,který bude výsledkem defaultového m ení. zav ete dialog výb rem OK. Po provedení je p idán záznam Raw data do Project Manageru.

Na t te data (Raw data) : Raw data jsou uložena v souboru uspo ádaném s databázovou strukturou.Aby se data dal zobrazit,musí být rozbalena. Naje te myší na Raw data event v Project Manageru, klepn te pravým tla ítkem myši a vyberte Load. Objeví se dialog Raw data Selction. vyberte Load.Otev e se tabulka s nam enými daty. zvolte Close.Dialog se zav e a ponechá tabulku s daty otev enou.

Zobrazení dat v grafu: ve window menu zvolte Chaose Graph from New Windows,nebo klepn te na ikonu Graph v hlavním panelu nástroj .Objeví se dialog na Select data. v poli Data Columns zvolte U1cal klepn te na tla ítko Y--› U1cal se nyní p esunulo do pole Y-arguments klepn te OK.

25


Nyní je vytvo en graf zobrazující nap tí jako funkci asu sb ru dat.

Zpracování dat: zam te myší na Raw dat event v Project

Manageru,klepn te pravým tla ítkem myši a zvolte Reduce data.Otev e se dialog Save

event.Všimn te si,že po zpracování a p evod dat

bude

automaticky

použit

default

Conversion event. napište identifikaci (jméno) a klepn te OK.Nyní s provede proces zpracování dat a do Project Manageru je p idán event

Reduced data.

Na tení zpracovaných dat: zam te myší na Reduced data event v Project

Manageru,klepn te

pravým tla ítkem myši a zvolte

Load.Otev e se datoví tabulka,která ukazuje polohy (0,0,0), Umean a Urms

26


11.

Projekt II

V Projektu 2 jsou zobrazeny výsledky m ení anemometrem MiniCTA v aerodynamickém tunelu.M ení prob hlo pro tyto úlohy : zm te rychlostní profil tunelu pro tyto rychlosti :minimální, st ední a maximální rychlost. zm te pr b h rychlosti,frekven ní analýzu a autokorela ní funkci pro tyto rychlosti : minimální, st ední a maximální rychlost. Jednotlivá grafická provedení, jež jsou vytvo ena v programu Excel, jsou p iložena v p íloze. Postup tvorby grafického pr b hu m ení rychlosti: Na teme data (Raw data) pomocí volby Load. Objeví se tabulka nam ených hodnot. V této tabulce ozna íme sloupec E1 z n hož vytvo íme graf pr b hu rychlosti. V nabídce Run je volba Graf,nebo tla ítko F8 i p ímo ikona grafu na panelu nástroj .Objeví se tabulka Select Data.Vybereme údaje pro jednotlivé osy a potvrdíme OK.Vykerslí se graf.

Objeví se tabulka pro p i azení hodnot pro sou adný

systém

(Select

Data).Zvolíme

klepneme OK.

27

a

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 Je vytvo en graf pr b hu rychlosti.

Tvorba frekven ní analýzy: Na teme data (Raw data) a ozna íme sloupec hodnot nap tí (E1). Z panelu nabídky vybereme Run a volbu Extendet processing.

V této

nabídce

vybereme

Power

spektrum

estimation.

28

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 Objeví se tato tabulka vypo ených hodnot.Z této tabulky vytvo íme graf tímto zp sobem: Vybereme oba sloupce hodnot.V nabídce Run je volba Graf,nebo tla ítko F8 i p ímo ikona grafu na panelu nástroj .Objeví se tabulka Select Data.Vybereme údaje pro jednotlivé osy a potvrdíme OK.

Vykerslí se graf fekven ní analýzy.

29


Klepnete li myší ma pr se ík os v po átku sou adného systému,tak se objeví tabulka Axis Properties. V této nabídce

m žeme zm nit

sou adnic na logaritmické a vybrat manuáln m ítko os x a y.

Tvorba autokorelace: Na teme data (Raw data) a ozna íme sloupec hodnot nap tí (E1). Z panelu nabídky vybereme Run a volbu Extendet processing. V této nabídce vybereme Autocorrelation.

30

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 Obdržíme tabulku vypo tených hodnot. Ozna íme oba sloupce hodnot a vytvo íme graf již známým zp sobem.

P íloha graf jednotlivých m ení (vytvo eno v Excelu): M ení v jednom bod – rychlost 1 m/s Pr b h rychlosti 5 4.5 4 3.5

nap tí E

3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2 as t

31

0.25

0.3

0.35

0.4

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 Autokorela ní funkce 1.5

1

C (t)

0.5

0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

-0.5

-1 as t

Frekven ní analýza 3500 3000 2500

S (f)

2000 1500 1000 500 0 0

20

40

60

-500 frekvence f [Hz]

32

80

100

120

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 M ení v jednom bod – rychlost 3,4 m/s

Pr b h rychlosti 4.9 4.8 4.7

nap tí E

4.6 4.5 4.4 4.3 4.2 4.1 4 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.125

0.15

0.175

0.4

as t

autokorela ní funkce 1.5

1

S(f)

0.5

0 0

0.025

0.05

0.075

0.1

-0.5

-1 as t

33

0.2

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 frekven ní charakteristika 4000 3500 3000 2500

C (t)

2000 1500 1000 500 0 0

20

40

60

80

100

120

-500

frekvence f [Hz]

M ení v jednom bod – rychlost maximální 6,5 m/s

Pr b h rychlosti 5.1

5

nap tí E

4.9

4.8

4.7

4.6

4.5

4.4 0

0.05

0.1

0.15

0.2 as t

34

0.25

0.3

0.35

0.4

VŠB – TU Ostrava fakulta strojní katedra 338 autokorela ní funke 1.5

1

C (t)

0.5

0 0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

-0.5

-1

-1.5 as t [s]

Frekven ní charakteristika 3500 3000 2500

S(f)

2000 1500 1000 500 0 0

20

40

60

-500 frekvence f [Hz]

35

80

100


M ení profilu aerodynamického tunelu Rychlostní profil 4.6

4.55

rachlost Umean [m/s]

4.5

4.45

4.4

4.35

4.3

4.25 0

20

40

60

80

100

120

140

vzdálenost z [mm]

12.

Literatura

[1] Dantec Dynamics.Dánsko.,How to measure turbulence with hot-wire anemometres – a practical guide.2002.73s. [2] MiniCTA Software – Installation & User´s guide [online databáze].Skovlunde (Denmark) : první vydání

2001.

[date

2003-04-01].Available

from

www

:

. [3] JANALÍK,Jaroslav.M ení tekutinových mechanism .OSTRAVA : VŠB-TU Ostrava, 1995. 152 s.Fakulta strojní.

36

ENÍ ŽÁROVÝM ANEMOMETREM

Recommend Documents