《第十三章 压力测量技术》.ppt

将选择好的传感器安装在需要进行压力测量的部位，其间有腔室和管道的情况是很多的，甚至是无法避免的，这会显著地影响传感器的频响特性。管道效应会使压力测量系统的动态响应变坏，甚至会造成动态压力测量曲线的严重失真，在进行动态压力测量时必须予以考虑。一般应尽量减小不必要的腔室容积和管道长度。 13.4 动态压力测量的管道效应 管道长度应与被测量的最高频率相匹配。 管道的最低纵向共振频率为 c为给定温度下气体中的声速； l为管道长度。 由于一般液体中的声速要比气体中 的高得多，所以测量时应尽量在管道中充满液体。 ◆ 直管道情况 在此情况下，系统的频响特性会受明显的影响。腔室的容积及管道的内径和长度将起主要影响作用，其关系式为 式中，d为管道内径；V为腔室容积。 ◆有腔室和管道的情况 静态标定和动态标定 静态标定的目的:确定系统静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。 动态标定的目的:确定系统的动态特性参数，如频率响应函数、时间常数、固有频率及阻尼比等。 常用的静压发生装置有：活塞式压力发生器、杠杆式压力发生器及弹簧测力计式压力发生器。 13.5 测压系统的标定 13.5.1 测压系统的静态标定 被标定的压力传感器或压力仪表安装在压力计的接头上。当转动手轮时，加压油缸的活塞往前移动使油缸增压，并把压力传至各部分。当压力达到一定值时，将精密活塞连同上面所加的标准砝码顶起，轻轻转动砝码盘，使精密活塞与砝码旋转，以减小活塞与缸体之间的磨擦力。此时油压与砝码（连同活塞）的重力相平衡。 传感器或压力仪表受到的压力等于砝码（连同活塞）的重力与活塞的有效面积之比可表示为 p为油缸的压力（Pa）；m1为标准砝码的质量（kg）；m2为活塞的质量（kg）；D为活塞的直径（m）；g为当地的重力加速度（m/s2）。 标定时，以一定的压力间距逐点加压，记录下所加的压力值Pi，以及相应的记录仪器的电压偏移量Vi，标定时所施加的最大压力应略大于待测压力的最大值。然后，再逐次减小压力，记录下测压系统记录仪器的电压偏移量Vi，并重复3-5次。 ▲压力标定过程: 压力系统动态标定要解决两个问题： ①要获得一个令人满意的周期或阶跃的压力源； ②要可靠地确定上述压力源所产生的真实的压力--时间关系。 13.5.2 测压系统的动态标定 动态压力源的分类如下： 稳态周期性压力源：活塞与缸筒、凸轮控制 喷嘴、声谐振器、验音盘等； 非稳态压力源：快速卸荷阀、脉冲膜片、闭式爆炸器、激波管及落锤液压动标装置等。 1．稳态标定法 常见的活塞和缸筒装置就是一种简单的稳态周期性校准压力源。活塞运动源的一种变型是传动膜片、膜盒或弹簧管，通过连杆与管端连接的偏心轮使弹簧管弯曲，这样来使用弹簧管，效果很好。 2．非稳态标定 采用稳态周期性压力源来确定压力系统的动态特性时，往往受到所能产生的压力幅值和频率的限制。高压和稳态频率很难同时获得。为此，在较高压力振幅范围内，为了确定压力传感器的高频响应特性，必须借助于阶跃函数理论。 可采用各种方法来产生所需要的脉冲。最简单的一种方法是在液压源与传感器之间使用一个快速卸荷阀，从0上升到90%的全压力的时间为10ms。 采用脉冲膜片也可获得阶跃压力。用薄塑料膜片或塑料薄板。把两个空腔隔开，由撞针或尖刀使膜片产生机械损坏。由此发现，降压而不是升压，可产生一个更接近理想的阶跃函数。降压时间约为0.25ms。 激波管能产生非常接近的瞬态“标准”压力。激波管的结构十分简单，它是一根两端封闭的长管，用膜片分成两个独立空腔。 13 14 3 4 5 7 6 1 2 10 11 8 9 12 1-激波管的高压室 2-激波管的低压室 3-激波管高低压室间的膜片 4-侧面被标定的传感器 5-底面被标定的传感器 6、7-各为测速压力传感器 8-测速前置级 9-数字式频率计 10-测压前置级 11-记录记忆装置 12-气源 13-气压表 14-泄气门 图13-19 激波管标定装置系统原理框图 作 业 1.设某科研项目中需测定一设备的油缸压力，已知该压力最大值小于300MP,压力