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        动态压力传感器性能综合分析

        返回列表发布日期:2020-03-23 15:14:56    |    

        动态压力传感器越来越多地应用于飞行试验中,若只标定传感器的静态性能指标,则无法对动态测量结果提供依据。本文通过对动态压力传感器的静态特性和动态特性的全面分析,解决了如何获得其静态性能指标和动态性能指标,为更好地满足测试需求提供依据。

        一般动态压力传感器的性能需要从静态特性和动态特性两方面来分析,许多在静态测量中被认为是非常优良的传感器,用于动态测量时可能出现很高的动态误差,无法满足测试需求。所以为了准确、可靠、不失真地得到被测压力信号,使用传感器前不仅要标定它的静态性能指标,还要标定它的动态性能指标。

        动态压力传感器的静态特性分析
                对于动态压力传感器的静态特性分析,一般包括灵敏度、线性度、迟滞、稳定性等静态性能指标。其中灵敏度是指传感器的响应变化 ΔY 与激励变化 ΔX 之比,传感器的输出曲线的斜率就是其灵敏度,由于某种原因可能会引起灵敏度的变化,产生灵敏度误差;线性度又称非线性,表征校准曲线和拟合直线的偏离程度,其中校准曲线是实际工作中传感器的输入输出特性曲线,拟合直线最常用的是最小二乘法,它使得各点偏差的平方和最??;迟滞是由于施加激励值的方向不同,传感器对其输出不同的响应,它主要是由于敏感元件材料的物理特性和机械零部件存在的缺陷造成的,相对迟滞误差是正反行程输出值间最大差值与输出满量程值之比。在实验室标定传感器的静态性能指标时,具体框图如图1 所示。首先在满量程范围内平均取九个压力点,然后通过压力标准器对压力传感器依次施加这些点,通过采集器采集记录,最后通过输出显示设备显示其输出值,如此往复两遍,最后通过分析这些数据便可得到静态灵敏度、线性度、迟滞误差、重复性误差等性能指标。

        动态压力传感器的动态特性分析

        对于动态压力传感器的动态特性分析,一般包括时间常数、上升时间、稳定时间、超调量等时域性能指标和带宽、谐振频率、相移等频域性能指标。在时域分析中,传感器受某一激励后其响应输出随时间变化的规律受传感器本身的阻尼比(ε)、自振频率(ω)、上升时间(t r )、灵敏度(K)等特性的影响;在频域分析中,若给线性系统施加某一频率的正弦信号 x(t)=Xsin(ωt),其输出也是同频率的正弦信号 y(t)=Ysin(ωt+ψ),输出输入信号的幅值比A=Y/X 和相角差 ψ 都是 ω 的函数,它们能够反映出系统在不同频率下的幅频特性和相频特性。

        动态压力传感器的时域分析
                时域性能指标可以通过激波管动态压力装置或快开阀动态压力装置获得,激波管动态压力装置可以产生上升时间非常短的阶跃压力,而快开阀动态压力装置产生压力的阶跃值较高,保持时间可以无限长,且幅值可以精确测量。这两种方法各有优点,可以根据具体需求进行选择。

        为高压,低压两个室,给高压室不断加压力,当加到给定值时,高低压室之间的膜就会被冲破,气流就会冲入低压室,此时产生的激波便会作用于被测压力传感器上,传感器便有输出响应信号,再通过信号处理,数据采集分析系统,便可测得该压力传感器的时域参数。

        快开阀动态压力装置具体框图如图 3 所示,它通过快速打开快开阀门给被校传感器一个阶跃信号,只是该阶跃信号的上升时间不如激波管快,它由低压室的尺寸、流体的粘性和阀门开启速度共同决定,它的输出响应再通过信号调理电路输出,待足够长的稳定时间之后,传感器的稳态输出等时域参数也可被测量。

        动态压力传感器的频域分析
        激波管动态压力装置具体框图如图 2 所示,把激波管分频域性能指标可以通过正弦动态压力装置获得,具体框图如图 4 所示。其中正弦压力发生器也可有活塞式,谐振式,驻波管式等很多种,它们各有优缺点,如活塞式可产生很大的峰峰值,但其工作频率只有几十赫兹,驻波管式产生的峰峰值不高,但其工作频率可达七千赫兹,所以需要根据用户自己的需求来选择合适的信号发生器。当激励信号给出后,标准传感器和感受被测传感器同时感受到信号,并通过数据采集系统传给计算机进行比对分析,最后计算机通过数据分析与处理,便可得到该系统的幅频特性和相频特性。
        总结
        一个动态压力传感器,它的静态特性能够反映传感器对压力测量的准确度高低,它的动态特性能够反映传感器对压力变化的测试能力。所以一个高性能的动态传感器必须同时具备良好的静态特性和动态特性,这样才能完成测试信号的无失真转换,才能保证后续数据分析处理的可靠。相关产品推荐:雷达液位计、 电磁流量计、 金属管浮子流量计、 孔板流量计、 磁翻板液位计、 差压变送器、 磁翻板液位计厂家 电接点压力表 北京布莱迪、

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