數(shù)字壓力計(jì)PEN-33系列的工作原理分析

發(fā)布日期：2024-06-25      瀏覽次數(shù)：215

數(shù)字壓力計(jì)PEN-33系列的工作原理分析

經(jīng)濟(jì)型數(shù)字壓力表PEN-33是一款采用應(yīng)變片轉(zhuǎn)換方式、兼容所有測(cè)量模式的壓力表。






測(cè)量原理

經(jīng)濟(jì)型壓力表PEN-33型是一款采用應(yīng)變片換算方式、兼容所有測(cè)量模式的壓力表。 下表顯示了各種測(cè)量模式。 壓力是兩個(gè)孤立點(diǎn)之間的壓力差，表壓和復(fù)合壓力基于大氣壓，絕對(duì)壓力基于真空。 在壓力傳感器中，壓力接收元件（膜片）響應(yīng)于壓力而發(fā)生位移，并且該位移被檢測(cè)為形成在膜片上的四個(gè)應(yīng)變片的電阻變化。 操作圖如下所示。 當(dāng)壓力施加到隔膜上時(shí)，在中心產(chǎn)生張力，在固定周邊產(chǎn)生壓縮。 當(dāng)應(yīng)變計(jì)被拉伸時(shí)，電阻值因張力而增大，當(dāng)應(yīng)變計(jì)被壓縮時(shí)，電阻值減小，通過電橋連接獲得輸出。 PEN-33型壓力傳感器是一種應(yīng)變計(jì)擴(kuò)散型傳感器，其中硅基板的正面為受壓面，背面采用半導(dǎo)體技術(shù)形成壓力計(jì)。 它價(jià)格便宜，具有良好的精度和溫度特性，并且具有出色的響應(yīng)能力。 硅膜片具有與玻璃板相似的特性，因此具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。在壓力模式下，不銹鋼膜片接收壓力，然后通過硅油向膜片施加力。 壓力電信號(hào)輸出為微弱電壓，該信號(hào)被放大至10V并顯示在一體式數(shù)字顯示器上。 壓力表最重要的方面之一是保持長(zhǎng)期精度。 下圖顯示了PEN-33模型經(jīng)過100萬次壓力施加測(cè)試后的變化特性。 允許約 ±0.3% 的變化，但這可以通過使用主壓力表進(jìn)行定期壓力校準(zhǔn)來減少。 測(cè)研采用JCSS追蹤重量式壓力表，出貨的產(chǎn)品從低壓到400MPa的超高壓都經(jīng)過校準(zhǔn)和校準(zhǔn)。

PEN-33-x有內(nèi)置壓力傳感器型（傳感器內(nèi)置于壓力表本體中）和外置傳感器型。 如果您重視傳感器的安裝和頻率響應(yīng)，則使用外部類型將為您提供良好的特性，如果您重視精度特性，我們建議使用內(nèi)置傳感器類型。 由于響應(yīng)性根據(jù)連接的壓力導(dǎo)管的長(zhǎng)度和體積而變化很大，因此我們將通過了解要使用的導(dǎo)管的內(nèi)徑和長(zhǎng)度來提供粗略計(jì)算的近似特性。

測(cè)量示例

考試名稱

使用PEN-33-C測(cè)量HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣流量壓力的示例
（與慶應(yīng)義塾大學(xué)飯?zhí)飳?shí)驗(yàn)室共同研究）

測(cè)量概覽

缸內(nèi)壓力、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣流量和排氣壓力等壓力測(cè)量對(duì)于基于HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)等新概念的燃燒研究非常重要。
特別是，有必要檢測(cè)在高速的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)發(fā)生的這些現(xiàn)象。
利用這些信息，我們可以了解發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的異常燃燒、失火等情況，并進(jìn)行燃燒研究。
使用傳統(tǒng)的壓力測(cè)量，不可能測(cè)量一個(gè)周期內(nèi)發(fā)生的不穩(wěn)定現(xiàn)象，但 Sokken 通過對(duì)管道響應(yīng)和壓力測(cè)量傳感器的研究，使這一點(diǎn)成為可能。
特別地，進(jìn)氣流量的瞬時(shí)測(cè)量被認(rèn)為是重要的關(guān)于循環(huán)內(nèi)發(fā)生的燃燒的信息。

說明圖



二手設(shè)備

氣缸壓力：AVL GM12D傳感器、Tsukasaken SCH-101電荷放大器
進(jìn)排氣壓力：Tsukasaken PEN-33壓力表（壓力傳感器外部）
進(jìn)氣流量：Tsukasaken LFE層流流量計(jì)、Tsukasaken P7D差壓傳感器、DPC-1差壓放大器

測(cè)量結(jié)果



結(jié)果討論

使用 HCCI 發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際測(cè)量示例如下所示。
曲柄轉(zhuǎn)角表示為720度，測(cè)量進(jìn)氣壓力、空氣流量和氣缸壓力。
進(jìn)氣壓力由直接安裝在進(jìn)氣門入口處的擴(kuò)散式應(yīng)變儀傳感器測(cè)量，進(jìn)氣流量由直接安裝在進(jìn)氣口的層流流量計(jì)測(cè)量，以消除響應(yīng)延遲。
層流流量計(jì)的差壓采用頻率響應(yīng)、平坦的差壓傳感器，頻率高達(dá)約 500Hz。