[發明專利]一種線性壓縮機中活塞位移相對于壓力波相角的校準方法

有效

• 申請號: 201711430900.X
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108334659B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 尤曉寬;邱利民;陶希軍;段超祥;王建軍;植曉琴;姜曉;趙欽宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明提供一種線性壓縮機中活塞位移相對于壓力波角度的校準方法，用壓力傳感器和位移傳感器分別測量線性壓縮機活塞位移的幅值、壓縮腔和背壓腔的壓力波的幅值、以及壓力波和位移之間的相角，通過壓縮機質量氣體彈簧模型的位移計算公式，對測量的原始相角進行校準，并通過壓縮機能量分布計算以及壓縮機散熱量測量兩種方式對校準后的相角進行驗證，均表明校準正確。本發明所提出的方法校準了位移和壓力波之間的角度，對測算壓縮機的輸出聲功以及能量分布具有重要意義。

技術領域

本發明涉及線性壓縮機技術領域，特別是涉及一種線性壓縮機中活塞位移相對于壓力波相角的校準方法。

背景技術

線性壓縮機結合了直線電機、板彈簧以及間隙密封等關鍵技術，具有壽命長、無摩擦、振動低、噪聲小等優點，已廣泛應用于低溫制冷機以及低溫冰箱等領域。在線性壓縮機應用在脈管制冷機等低溫制冷機中時，其輸出的聲功是涉及脈管制冷機效率的一個關鍵參數。其值的大小直接反應了壓縮機的電聲轉換效率，影響了脈管制冷機的整機效率。因此，如何更準確的測量線性壓縮機輸出的聲功對于脈管制冷機來說至關重要。

聲功是通過測量氣體壓力波、活塞位移、以及二者之間的相角的來計算得到。然而壓力波和活塞位移是通過兩種不同類型的傳感器測量，由于測量方式引起的固有延遲，使得相角的測量是不準確的。目前常用的方式是采用背壓腔壓力相位來進行聲功計算，認為其值與位移相角是成180度的。但該方式存在缺點是假設并非完全成立，背壓腔壓力和位移之間相角并非嚴格成180度，假設會使得背壓腔聲功為零，沒有能量耗散。在計算壓縮機聲功時會存在計算值偏大的情況。因此，如何校準壓力波和位移之間的角度，使其可以應用于聲功計算，仍然是一個問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種線性壓縮機中活塞位移相對于壓力波相角的校準方法，可以更加準確的計算聲功，為壓縮機和脈管制冷機設計提供依據。

一種線性壓縮機中活塞位移相對于壓力波相角的校準方法，包括以下步驟:

步驟1,用位移傳感器和壓力傳感器分別測量線性壓縮機活塞位移的幅值、壓縮腔壓力幅值p_c、背壓腔的壓力幅值p_b、壓縮腔壓力傳感器和位移之間角度差θ₁、背壓腔壓力傳感器和位移之間角度差θ₂；

步驟2，假設壓力傳感器和位移傳感器之間固定延遲為t，其中，-2π/ωt2π/ω，ω為角頻率；

步驟3，根據固定延遲t,得到壓力傳感器和位移傳感器之間的延遲相角為Δθ＝ωt，壓縮腔壓力和位移之間的相角為θ_c＝θ₁+Δθ，背壓腔壓力和位移之間的相角為θ_b＝θ₂+Δθ；

步驟4，將得到的數據代入質量氣體彈簧模型的位移公式，得到活塞位移；

步驟5，計算活塞位移和測得活塞位移幅值的偏差，若偏差大于10％，則重新假設時間t，并返回步驟3，若偏差小于10％，則執行步驟6；

步驟6，完成校正，并對結果進行進一步驗證。

步驟1中，所述的位移傳感器是Micro-epsilon位移傳感器或其他類型的可測量交變運動的位移傳感器；所述的壓力傳感器是Endevco壓力傳感器或其他類型的可測量交變壓力的壓力傳感器。

步驟4中，所述的質量氣體彈簧模型的位移公式為：