[发明专利]一种往复压缩机非侵入式气缸内气压监测装置及方法

权利要求书

1.一种往复压缩机非侵入式气缸内气压监测装置，其特征在于：包括活塞杆(1)和应变片电路，所述应变片电路包括相互连接的应变片组件(2)和桥式电路，所述应变片组件(2)设置于所述活塞杆(1)表面；

还包括光电传感单元和信号采集单元(8)，所述光电传感单元包括飞轮(9)，所述飞轮(9)与光电传感器(10)相应设置，所述信号采集单元(8)与所述应变片组件(2)相连接，所述信号采集单元(8)与所述光电传感器(10)相连接；所述信号采集单元(8)与数据处理单元(11)相连接，所述数据处理单元(11)用于将信号采集单元(8)获得的数据进行处理获得气压值。

2.如权利要求1所述的往复压缩机非侵入式气缸内气压监测装置，其特征在于：所述应变片组件(2)包括第一应变片(3)，所述第一应变片(3)与所述桥式电路相连接。

3.如权利要求1所述的往复压缩机非侵入式气缸内气压监测装置，其特征在于：所述桥式电路包括第一桥臂(6)和第二桥臂(7)，所述应变片组件(2)包括第二应变片(4)和第三应变片(5)，所述第二应变片(4)沿所述活塞杆(1)轴向设置，所述第三应变片(5)与所述第二应变片(4)相互垂直；所述第二应变片(4)与第一桥臂(6)相连接，所述第三应变片(5)与第二桥臂(7)相连接。

4.如权利要求1所述的往复压缩机非侵入式气缸内气压监测装置，其特征在于：所述应变片组件(2)包括第四应变片、第五应变片、第六应变片和第七应变片；所述第四应变片沿所述活塞杆(1)轴向设置，所述第五应变片与所述第四应变片相互垂直，所述桥式电路采用全桥电路，所述第四应变片与全桥电路相连接，所述第五应变片与全桥电路相连接；所述第六应变片沿所述活塞杆(1)轴向设置，所述第七应变片与所述第六应变片相互垂直，所述第六应变片与全桥电路相连接，所述第七应变片与全桥电路相连接。

5.一种往复压缩机非侵入式气缸内气压监测方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1、通过信号采集单元同步采集与飞轮相应设置的光电传感器输出的第一电压信号和应变片电路输出的第二电压信号，所述应变片电路包括设置于活塞杆表面的应变片组件，同时将采集的第一电压信号转换为第一数字信号进行存储，将采集的第二电压信号转换为第二数字信号进行存储；

步骤2、根据第一数字信号判断一个完整周期的起止时间；

步骤3、根据所述一个完整周期的起止时间，对所述第二数字信号进行处理，依次计算出活塞杆应变、活塞杆载荷和气体力合力，得出气压值。

6.如权利要求5所述的往复压缩机非侵入式气缸内气压监测方法，其特征在于：所述步骤3中对所述第二数字信号进行处理包括：

a.计算出活塞杆应变：

其中，θ为曲柄转角，ε(θ)为应变，e(θ)为第二数字信号，ν为泊松比，E为弹性模量，K_s为应变片灵敏度系数；

b.计算活塞杆载荷：F_p(θ)＝A_Rε(θ)，

其中，A_R为活塞杆横截面积，F_p(θ)为活塞杆载荷；

c.计算气体力合力:F_g(θ)＝F_p(θ)-F_Is(θ)，

其中，F_g(θ)为气体力合力，F_Is(θ)为往复惯性力，往复惯性力F_Is(θ)＝m_prω²(cosθ+λcos2θ)，其中m_p为往复惯性质量，r为曲拐半径，ω为压缩机转速，λ为曲柄半径连杆比，θ为曲柄转角；

d.计算气压。

7.如权利要求6所述的往复压缩机非侵入式气缸内气压监测方法，其特征在于：所述d中计算气压包括单作用气缸，气压p_HE(θ)＝F_g(θ)/A_P，

其中，p_HE(θ)为气压，A_P为活塞横截面积。