理论教育 瞬态压力传感器测量系统及校准方法

瞬态压力传感器测量系统及校准方法

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:尽管传感器出厂时已经进行了各频域范围的校准处理,但出厂测量的电路和采集系统,与实验室中的数据采集系统不同,测量会存在一定的偏差,因此,有必要在实验室数据采集电路中对传感器进行校准。压力脉图5-8 HBM Scout 55有源测量用放大器[167]图5-9 瞬态压力传感器实验室静态校准曲线动测量过程中,数据采集系统的采样频率为10kHz。

瞬态压力传感器测量系统及校准方法

为了验证单叶片模型离心泵内部流动计算的准确性,本节利用瞬态压力传感器对模型离心泵蜗壳内部的压力脉动进行试验测量,并将相同位置CFD计算结果与实测结果进行对比分析。测量位置的选取如图5-6所示。瞬态压力传感器采用精度较高的Kulite XCL-093微型瞬态压力传感器,量程为0.35MPa,输出灵敏度为10mV/V,如图5-7所示。该传感器是基于惠斯登全桥式系统,具有无限小的分辨率,但需要外接电压进行激励工作,测量信号电压的输出与激励电压成一定比例关系[166]。该传感器测量的是绝对压力值。

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图5-6 瞬态压力传感器测量位置的选取

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图5-7 KuliteXCL-093型瞬态压力传感器[166]

为了向瞬态压力传感器提供激励电压,选择HBM Scout 55有源测量用放大器,如图5-8所示。该放大器可为传感器提供2.5V的直流激励电压。此外,由于传感器本身的输出电压很小,全程输出范围为100mV,不能直接匹配前述的数据采集卡系统的输入范围,因此,需用HBM Scout 55放大器对传感器输出电压进行放大,以达到数据采集系统所需的输入电压信号。

尽管传感器出厂时已经进行了各频域范围的校准处理,但出厂测量的电路和采集系统,与实验室中的数据采集系统不同,测量会存在一定的偏差,因此,有必要在实验室数据采集电路中对传感器进行校准。采用第3章中提到的高精度压力传感器校准仪对传感器进行静态校准,如图5-9所示为瞬态压力传感器实验室静态校准曲线。从图中可知,校准点的输出电压和压力值呈现出很好的线性分布特点。由于所测压力脉动的范围为0.1~0.275MPa,为了使传感器测量精度更高,将该测量压力范围对应为信号放大器输出的0~10V电压,这样就可利用该曲线把测量采集的电压信号转换为压力。压力测量过程中也可使用电感开关传感器对叶轮的转动位置进行测量,从而获得压力脉动的相位结果。压力脉(www.daowen.com)

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图5-8 HBM Scout 55有源测量用放大器[167]

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图5-9 瞬态压力传感器实验室静态校准曲线

动测量过程中,数据采集系统的采样频率为10kHz。最终获得的周期性压力脉动是相平均后的数据,即对叶轮旋转50圈的时间内采集的压力脉动数据进行相平均,其方法同第3章中对振动位移测量结果的处理方式。

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