[发明专利]一种线性压缩机中活塞位移相对于压力波相角的校准方法

说明书

本发明提供一种线性压缩机中活塞位移相对于压力波角度的校准方法，用压力传感器和位移传感器分别测量线性压缩机活塞位移的幅值、压缩腔和背压腔的压力波的幅值、以及压力波和位移之间的相角，通过压缩机质量气体弹簧模型的位移计算公式，对测量的原始相角进行校准，并通过压缩机能量分布计算以及压缩机散热量测量两种方式对校准后的相角进行验证，均表明校准正确。本发明所提出的方法校准了位移和压力波之间的角度，对测算压缩机的输出声功以及能量分布具有重要意义。

技术领域

本发明涉及线性压缩机技术领域，特别是涉及一种线性压缩机中活塞位移相对于压力波相角的校准方法。

背景技术

线性压缩机结合了直线电机、板弹簧以及间隙密封等关键技术，具有寿命长、无摩擦、振动低、噪声小等优点，已广泛应用于低温制冷机以及低温冰箱等领域。在线性压缩机应用在脉管制冷机等低温制冷机中时，其输出的声功是涉及脉管制冷机效率的一个关键参数。其值的大小直接反应了压缩机的电声转换效率，影响了脉管制冷机的整机效率。因此，如何更准确的测量线性压缩机输出的声功对于脉管制冷机来说至关重要。

声功是通过测量气体压力波、活塞位移、以及二者之间的相角的来计算得到。然而压力波和活塞位移是通过两种不同类型的传感器测量，由于测量方式引起的固有延迟，使得相角的测量是不准确的。目前常用的方式是采用背压腔压力相位来进行声功计算，认为其值与位移相角是成180度的。但该方式存在缺点是假设并非完全成立，背压腔压力和位移之间相角并非严格成180度，假设会使得背压腔声功为零，没有能量耗散。在计算压缩机声功时会存在计算值偏大的情况。因此，如何校准压力波和位移之间的角度，使其可以应用于声功计算，仍然是一个问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种线性压缩机中活塞位移相对于压力波相角的校准方法，可以更加准确的计算声功，为压缩机和脉管制冷机设计提供依据。

一种线性压缩机中活塞位移相对于压力波相角的校准方法，包括以下步骤:

步骤1,用位移传感器和压力传感器分别测量线性压缩机活塞位移的幅值、压缩腔压力幅值p_c、背压腔的压力幅值p_b、压缩腔压力传感器和位移之间角度差θ₁、背压腔压力传感器和位移之间角度差θ₂；

步骤2，假设压力传感器和位移传感器之间固定延迟为t，其中，-2π/ωt2π/ω，ω为角频率；

步骤3，根据固定延迟t,得到压力传感器和位移传感器之间的延迟相角为Δθ＝ωt，压缩腔压力和位移之间的相角为θ_c＝θ₁+Δθ，背压腔压力和位移之间的相角为θ_b＝θ₂+Δθ；

步骤4，将得到的数据代入质量气体弹簧模型的位移公式，得到活塞位移；

步骤5，计算活塞位移和测得活塞位移幅值的偏差，若偏差大于10％，则重新假设时间t，并返回步骤3，若偏差小于10％，则执行步骤6；

步骤6，完成校正，并对结果进行进一步验证。

步骤1中，所述的位移传感器是Micro-epsilon位移传感器或其他类型的可测量交变运动的位移传感器；所述的压力传感器是Endevco压力传感器或其他类型的可测量交变压力的压力传感器。

步骤4中，所述的质量气体弹簧模型的位移公式为：