第六章压力测量.ppt

特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，具有线性度高量程范围大等优点。 缺点：但是由于产生的电荷量少，因此后续需加高阻抗的直流放大器。由于晶体边缘上存在漏电现象，因此不能用于稳态测量。 压电传感器不能用于静态测量：由于测量链的绝缘电阻有限，只有变化才能产生信号，电荷信号不能无限长期保持不泄露。因此压电传感器的信号没有绝对零点，不适合进行长期稳态，如称重应用。对于周期性变化的过程测量，上述限制变成压电传感器的优点，因为它们总是测量相对力，而不是绝对力。因此，任何静态或缓慢变化的附带状态会被自动消除。 由于外力作用而在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的，因此压电式传感器不能用于静态测量。压电材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。 被测介质温度高于室温，例如内燃机缸内气体压力测量时，必须采用畅通的冷却水进行冷却，否则高温会改变传感器的灵敏度甚至造成传感器的损坏。 传感器的输出信号很弱而输出阻抗很高，必须将微弱的信号经过电压放大或电荷放大。 特点：灵敏度高、精度高，精度可达0.2、0.25，稳定可靠。尤适用于测高静压、微压差的场合。 由C1、C2可得 设测量膜片在Δp作用下的位移Δd，Δd=k1Δp。 2.电容式差压传感器 3.其他压力传感器 除了石英晶体压电传感器、电容式压差传感器外，电阻应变式传感器、电感式传感器和霍尔压力式传感器等也常用于压力测量。 第三节 气流压力测量 一、气流总压的测量 1) 总压的测量方法 气流的总压是当速度按等熵流动滞止下来时的压力，常用总压管测量。总压管的管口轴线对准气流方向，另一端管口与压力计连通，这样便可测出被测点的气流总压与大气压之差。 在使用总压管时，如果偏流角a超过不敏感偏流角ap，则应由其角度特性曲线找出相应的真实总压值。 各种总压管的不敏感偏流角 还不同程度地受马赫数Ma的影响。偏流角a不大时，马赫数的影响不显著；当a增大时，随着Ma的增大，总压的测量误差也越来越大。 习惯上取使测量误差为速度头1%的偏流角a作为总压管的不敏感偏流角，记作ap，当然ap的范围越大对测量越有利。 2) 总压管结构及其性能? 1.单点L形总压管 单点L形总压管是最常见的单点总压管，图6-27是其头部结构和角度特性，图中λ为材料的热导率。 2.圆柱形总压管 优点：可以做成很小的尺寸，且工艺性能好、使用方便。 缺点：不敏感偏流角较小。不敏感偏流角有两个：一个是孔口轴线与支杆轴线垂直的平面内，气流方向与孔口轴线的夹角 约为±10°～±15°；另一个是在孔口轴线与支杆轴线构成的平面内，气流方向与孔口轴线的夹角 约为±2°～±6°。 若孔口加工成内凹的球形面，可以提高 与 的值，这种总压管又称为球窝形总压管。 3.带导流套的总压管 带导流套的总压管在L形总压管外加了一个进口收敛的导流套，从而使其不敏感偏流角明显增大。当出口面积与进口面积比达到20％以上时，可保持稳定的高值。 ? 缺点：随着Ma的变化较明显，头部尺寸较大，对流场的影响较大。? 导流套中感受压力的小管位置对气流偏斜的敏感性也有一定影响 。故一般将小管放置在进口锥面后。 4.多点总压管 （1）多点梳状总压管：多点梳状总压管是将若干单点L形总压管按需要组合成梳状总压管。梳状总压管按其形状与结构，可分为凸嘴型、凹窝型和带套型。 （2）耙状总压管:其感受孔总宽度可取 L＝(1.2～1.3)t，其中t是叶栅栅距，s/d＝0.5～5，a/d＝5～10，a/t＝2～4，这样的总压管 偏流角一般是5°～15°。这种耙状总压管常用于测量涡轮机械沿栅距气流总压的变化。 5.附面层总压管 在固体壁面附近的附面层内，气体总压比主流小得多，其附面层的速度梯度很大，所以测压管内感受的总压平均值总比测压孔几何中心处的总压高。 一般总是将总压管的感受截面做成扁平的形状，感受孔做成一道窄缝。 边界层总压管在使用前必须仔细校准，而且只能用在与校准时同样的雷诺数范围。由于总压管感受孔尺寸极小，因此必须特别注意其示值的滞后现象。 二、气流静压的测量 静压测量对偏流角、Ma、感受器的结构参数等影响测量精度的因素更为敏感，所以静压测量比总压测量困难得多。静压测量有时在机械的固体壁面处进行，有时需在流场中进行，前者采用壁面静压孔，后者采用静压管。 （一）壁面静压孔 利用壁面静压孔来测量气流压力是一种最简单的方法，要求感受孔的位置选在流体流线平直的地方，因为这里整个截面上的静压基本相等。 静压孔设计加工要求： 1）开孔直径以0.5-1.0mm为宜。孔径也不宜开得过大，否则会引起流线在测量孔附近变形，使测量产生误差；过小增加加工难度，易被堵