內(nèi)燃機(jī)溫度測量、壓力測量

1、+溫度測量非電量測量法電量測量法其他測量法+硬度標(biāo)定法，也稱為硬度塞法。其測量原理是當(dāng)承受時間一定時，某些金屬的硬度與其所受最高溫度呈近似線性關(guān)系。將這種金屬制成塞狀或螺釘狀，植入活塞內(nèi)，再通過測量工作后活塞內(nèi)該金屬的硬度，與已獲得的溫度-硬度曲線進(jìn)行比較，便可獲知在該工況下活塞工作時的最高溫度。軸承鋼與經(jīng)810處理的35號鋼能較好地滿足要求.+硬度標(biāo)定法具有操作簡單，安裝方便，穩(wěn)定可靠，原件損耗代價小，對活塞的改動不大，測量過程中不需要記錄溫度數(shù)據(jù)等特點。+通過多處布置測量點，并結(jié)合有限元法可較好模擬特定工況下活塞運動時的溫度場狀態(tài)。+易熔合金法是基于特定金屬具有特定熔點的特性來進(jìn)行測量的。

2、測量前要求用不同的金屬配制成可能溫度范圍內(nèi)各種熔點的合金，然后在每個測量部位上鉆多個相近的小孔，在孔中嵌入熔點依次相鄰的幾種易熔合金。再將活塞裝入內(nèi)燃機(jī)，在預(yù)測的工況下運轉(zhuǎn) 1 h 左右。然后拆開內(nèi)燃機(jī)，取下活塞，觀察合金的熔化情況。則該部位的溫度為此處未熔化的合金熔點與其最近的熔化了的合金熔點的平均值。+易熔合金法由于其實驗設(shè)計特點，測量精度是由合金之間熔點間隔決定的。因此，越小的熔點間隔與越多的測量孔可以從理論上減小測量誤差。但測量孔的增加，必然會改變活塞結(jié)構(gòu)。+易熔合金法同樣具有原理簡單可靠，原件損耗較小，可以多點測試的優(yōu)點，同時避開了硬度標(biāo)定法中燃燒室壓力及活塞受到的側(cè)應(yīng)力對測試結(jié)果的

3、影響。1、基于熱電偶傳感器的測溫儀 熱電偶的測溫原理是利用了熱電效應(yīng)，即任意兩種材質(zhì)不同的金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，只要兩端的溫度不同，就會產(chǎn)生熱電勢，形成熱電流。熱電偶應(yīng)用于活塞測溫時，需要將它的一端制成悶頭，埋入活塞內(nèi)部，另一端置于燃燒室外部用于采集電壓信號。+設(shè)計者將一個密封于活塞內(nèi)的熱敏電阻與一固定于活塞裙部的次級線圈相連，在支架底部放置一有 465 kHz 正弦信號的初級線圈。當(dāng)活塞運動至下止點時，初級線圈與次級線圈互感，使次級線圈產(chǎn)生電勢與電流，而其電流大小與熱敏電阻值大小有關(guān)。同時，次級線圈中的電流影響初級線圈，在 465 kHz 的正弦電流上疊加一個互感電勢。因此，將電勢

4、取出進(jìn)行二次測量，則可間接得到活塞溫度。這一檢測方法巧妙地將直接接觸改為電磁接觸，在繼承了間接傳出裝置的優(yōu)點的同時，降低了因為磨損導(dǎo)致的誤差，大大延長了儀器使用壽命。 存儲測試技術(shù)是一種現(xiàn)場實時快速采集記憶， 事后回收處理再現(xiàn)的動態(tài)測試技術(shù)。 有研究者將存儲測試技術(shù)運用到活塞測溫上將植入活塞的熱電偶與存儲測試裝置相連，經(jīng)過處理的溫度信號存儲于存儲芯片中。當(dāng)測試完成后再將測試裝置取下，進(jìn)行后期數(shù)據(jù)處理與分析。+研究者將植入活塞的熱電偶發(fā)出的電壓信號經(jīng)放大后傳入單片機(jī)，再通過單片機(jī)將信號轉(zhuǎn)換為無線射頻信號傳出。這一方法較好地解決了紅外無線傳輸中斷點的問題，保證了傳輸?shù)目煽啃裕⒖赏瓿砷L時程、多工況

5、、連續(xù)測量等多種要求，是一種理想的活塞測溫信號傳出方式。+本測試系統(tǒng)需要同時將由溫度傳感器測試到的多路溫度變化曲線記錄在靜態(tài)存儲芯片之中，之后將每臺測試儀器測到的溫度變化曲線通過 USB 接口順序上傳到計算機(jī)中。+針對發(fā)動機(jī)排氣口存在燃?xì)鉁囟容^高、氣流流速 快、溫度場均勻性差、波動大等特點,通常選擇熱電偶溫度傳感器,其具有測溫范圍寬、熱響應(yīng)時間快、機(jī) 械強度好、使用壽命長的優(yōu)勢。+為能真實反映發(fā)動機(jī)排氣溫度,在研制初期常使用多個工藝熱電偶對發(fā)動機(jī)的排氣溫場進(jìn)行測量,用以了解和分析燃燒室出口燃?xì)鉁囟葓龅膶嶋H分布,在完善燃燒室設(shè)計的同時選擇能夠真實體現(xiàn)發(fā)動機(jī)實際排氣溫度的測試點位置,再結(jié)合發(fā)動機(jī)自

6、身結(jié)構(gòu)的特點,確定今后裝機(jī)熱電偶探針的具體安裝位置。+由于兩種不同金屬所攜帶的電子數(shù)不同,當(dāng)導(dǎo)體A和B的連接處存在溫度差異時(設(shè)rr0),在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生,即回路中有電動勢存在,溫差越大電動勢就越大?；芈分兴a(chǎn)生的電動勢,叫熱電勢。+裝配式熱電偶通常由偶絲、絕緣管、金屬保護(hù)管、法蘭盤等組成，裝配式熱電偶通常偶絲較粗,結(jié)構(gòu)為非密封結(jié)構(gòu),實際使用中容易受環(huán)境影響從而造成絕緣降低。錯裝式熱電偶由安裝座、錯裝熱電極、法蘭盤等組成錯裝式熱電偶由安裝座、錯裝熱電極、法蘭盤等組成, , 與裝與裝配式熱電偶相比配式熱電偶相比, ,銷裝式熱電偶具備結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、使用銷裝式熱電偶具備結(jié)構(gòu)簡單、重量輕

7、、使用壽命長、撓性好、安裝使用方便、耐環(huán)境能力強等諸多優(yōu)點。壽命長、撓性好、安裝使用方便、耐環(huán)境能力強等諸多優(yōu)點。三種典型排氣溫度測量方式三種典型排氣溫度測量方式 實際使用中,因發(fā)動機(jī)測溫?zé)犭娕脊ぷ鳝h(huán)境條件惡劣,為確保測量禍輪后截面的排氣溫度熱電偶工作的可靠性,通常會采用一定數(shù)量高的熱電偶探針并聯(lián)使用。目前應(yīng)用較多方式的有單點測量、多點組合式測量、多點分布式測量3類。 分別是單點測量、多點組合式測量、多點分布組合式測量 單點測量單點測量單點測量采用單點取樣或雙點取樣式排氣溫度熱電偶，安裝在發(fā)動機(jī)排氣段, 測量排氣溫度熱電偶測溫端所處的環(huán)境溫度，并單獨進(jìn)行采樣。該方法適用于截面溫場均勻的發(fā)動機(jī)，

8、產(chǎn)品測溫端處于典型溫度場中。GR-A測溫系統(tǒng)如圖多點組合式測量多點組合式測量 多點組合式測量采用多個單點取樣式排氣溫度熱電偶,均勻分布安裝在發(fā)動機(jī)排氣段,所測得的熱電勢信號并聯(lián)處理后輸出,用于測量截面某一直徑的排氣溫度平均值。采用該方法進(jìn)行測溫時,能較真實的得到截面某一直徑上的溫度值。多個測溫端插人深度處于典型溫度場內(nèi),采集的熱電勢信號為多個測溫端采集到的溫度平均值。 GR-B測溫系統(tǒng)如圖所示。多點分布組合式測量多點分布組合式測量多點分布組合式測量采用多個多點取樣式排氣溫度熱電偶，均勻分布安裝在發(fā)動機(jī)排氣段，所測得的熱電勢信號并聯(lián)處理后輸出，用于測量同一截面不同徑向排氣溫度平均值。該方法能較真

9、實的得到截面某一范圍內(nèi)的溫度值。以GR-C排氣溫度熱電偶為三點取樣式熱電偶，單機(jī)裝機(jī)數(shù)量為7支，通過集電環(huán)并聯(lián)后輸出一組熱電勢信號。光纖傳感器在火箭發(fā)動機(jī)溫度測量中的光纖傳感器在火箭發(fā)動機(jī)溫度測量中的應(yīng)用應(yīng)用 熱輻射光纖溫度傳感器是利用光纖內(nèi)產(chǎn)生的熱射來傳感溫度的一種器件,它以光纖纖芯的熱點所產(chǎn)生的黑體輻射現(xiàn)象為基礎(chǔ),光纖本身作為一種待測溫度的黑體腔。 利用這種方法可確定光纖上任意一點的溫度,而且由于它只探測熱輻射,故無須任何光源。測試系統(tǒng)構(gòu)成測試系統(tǒng)構(gòu)成 熱輻射光纖溫度傳感器是利用光纖作為傳感探頭和傳輸線路,對于遠(yuǎn)距離測量、安裝便利和可以精確測量方位等方面具有許多優(yōu)越性。其在火箭固體燃料發(fā)動

10、機(jī)的溫度測量上的典型應(yīng)用框圖如圖壓力測量測量內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的意義測量內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的意義現(xiàn)代的內(nèi)燃機(jī)研發(fā)技術(shù)，需要檢測氣缸內(nèi)的實時壓力信息。這些實時壓力數(shù)據(jù)對于了解內(nèi)燃機(jī)工作過程的溫度與壓力的變化、尋找最佳的噴油規(guī)律、降低油耗和減少污染排放起到關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的測量內(nèi)燃機(jī)爆發(fā)壓力傳統(tǒng)的測量內(nèi)燃機(jī)爆發(fā)壓力采用機(jī)械式壓力表進(jìn)行測量高壓氣體打開單向閥進(jìn)入壓力表,壓力表指針旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生一定的讀數(shù),由操作者讀出。測量完畢后,打開放氣閥,將壓力表內(nèi)氣體放出,為下一次測量作好準(zhǔn)備。這種機(jī)械式壓力表由于單向閥的慣性及上下側(cè)作用面積不相等,使指示值低于真實值,存在著較大的誤差。另外,測量過程中,高壓氣體對單向閥形成

11、強烈的沖擊,經(jīng)過幾次測量之后,就需要對壓力表重新進(jìn)行調(diào)整和校對,造成了使用的不便。傳統(tǒng)運用傳感器進(jìn)行壓力測量傳統(tǒng)運用傳感器進(jìn)行壓力測量 彈簧壓力計 傳統(tǒng)壓電傳感器 壓阻內(nèi)燃機(jī)壓力傳感器 碳化硅（SiC）傳感器 新型的壓電傳感器 光纖傳感器彈簧彈簧壓力計壓力計統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)主要通過氣缸蓋的示功閥測量工作氣壓。示功閥泄出的氣體經(jīng)金屬管進(jìn)入彈簧壓力計，由彈簧壓力計測量氣壓。該壓力計不能可靠工作于高溫環(huán)境，因此設(shè)置在燃燒室的遠(yuǎn)端。由于這種傳感器響應(yīng)速度緩慢，故只能測量平均值；而且由于氣體經(jīng)過金屬管，使壓力下降，導(dǎo)致測量精度較低。但是它結(jié)構(gòu)簡單，目前仍大量應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)。傳統(tǒng)壓電傳統(tǒng)壓電傳感器傳感器壓電傳感

12、器裝置在特殊閥口，如氣缸頭部，用以提供較精確的實時數(shù)據(jù)，它主要有兩種類型：一，壓電元件直接暴露在壓力下；二，壓電應(yīng)力計響應(yīng)于承受壓力的活塞的位移。這種傳感器由于工作在較高溫度下，所以必須設(shè)置空氣或水冷卻循環(huán)裝置。而且，它需要頻繁的校準(zhǔn)，工作壽命相對較短，易受合金氧化、腐蝕等影響，對電磁干擾敏感，費用昂貴。這種傳感器主要應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的研究開發(fā)上，產(chǎn)品的直接應(yīng)用較少壓阻內(nèi)燃機(jī)壓阻內(nèi)燃機(jī)壓力傳感器壓力傳感器這種傳感器具有工業(yè)應(yīng)用的潛力。它使用較為廉價的壓阻元件，通過傳輸孔與傳感器的膜片相連。該壓阻元件必須工作在低于125的溫度下。而傳感器需要獨立的接入孔進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)同時，需要特殊的碼位用作水冷和燃油的

13、排壓輸出。因此，現(xiàn)代的四氣門內(nèi)燃機(jī)沒有空間留給這種傳感器。而且，壓阻傳感器受電磁干影響，體積龐大，壽命不長，價格仍然偏高。在工業(yè)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品上的應(yīng)用有 限 。碳化硅（碳化硅（SiC）傳感器傳感器SiC 傳感器的目標(biāo)是工作環(huán)境溫度可以500。不像硅的器件那樣，傳感膜片和處理電子單元在空間上分離，碳化硅傳感器試圖把兩者集成在一塊芯片上。然而，這種傳感器同樣具有電子器件的缺點，比如易受電磁干擾、高溫下長期腐蝕引起壽命較短等。而且，它的價格昂貴、處理技術(shù)復(fù)雜。目前市場上主要趨向于兩大類內(nèi)燃機(jī)檢測技術(shù)：新型的壓電傳感器和光纖傳感器。它們有各自的優(yōu)缺點。新型的壓電新型的壓電傳感器傳感器Kistler 公司提

14、出一種新型壓電傳感器C傳感器，主張不使用膜片。它做成厚壁管狀，鑲嵌在內(nèi)燃機(jī)示功閥的集成空心螺栓內(nèi)。氣缸的壓力可以通過空螺栓壁的小孔傳遞到螺栓和傳感器內(nèi)壁之間的空間。此過程中，示功閥在壓力的作用下只是簡單地旋回到空螺栓的頭部。傳感器的腔體在壓力的作用下延展，并在腔壁引起正比于該壓力的切向應(yīng)力。然后，由傳感器壁上的壓電傳感頭測量該應(yīng)力，從而推算出氣缸內(nèi)的壓力。 這種系統(tǒng)不會受到膜片變形、老化、疲勞和重油腐蝕的影響，壽命較長，能夠長期工作。但是，它仍然無法克服壓電傳感器的固有缺陷，比如受電磁干擾嚴(yán)重，不耐受高溫等惡劣環(huán)境。光纖傳感器光纖傳感器相對于電子器件，由Optrand公司提出的光纖壓力傳感器方

15、案更適宜于內(nèi)燃機(jī)中高溫、高電磁干擾的情況。它依靠膜片傳遞壓力到傳感頭。受壓膜片的變形引起入射光反射強度發(fā)生變化，通過測量反射光強度，可以推算膜片所承受的壓力。另外，膜片的變形也會改變干涉儀中兩個鏡面之間的距離，從而可以通過干涉的方法（FFPI）求出內(nèi)燃機(jī)中的壓力。這兩種系統(tǒng)均通過把壓力變化轉(zhuǎn)化為電壓信號來進(jìn)行測量。光纖傳感技術(shù)使氣缸內(nèi)壓的連續(xù)有效測量首次成為現(xiàn)實。它不會像壓電傳感器那樣會受到極高溫度影響以至于器件迅速老化失效。光纖傳感器可以在1000的高溫下連續(xù)工作，而沒有冷卻裝置的壓電傳感器的最高工作溫度僅在250。光纖傳感器耐用、費用低、靈敏度高；可在腐蝕性氣體或液體中安全工作；不受電磁干

16、擾；性能穩(wěn)定；可以和現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)部件（燃料噴射器、點火裝置等）結(jié)合在一起。內(nèi)嵌的傳感器無需額外接入點進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)，與傳感器集成的部件可以預(yù)裝。壓力傳感信息由已有的電纜和連接器傳遞，故無須額外配接。可用光纖將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)公里外的地方；而且可以重復(fù)使用以減少每次測量的平均費用?？梢灶A(yù)見，光纖型的傳感器將是未來傳感器的發(fā)展方向。最新光纖最新光纖光柵傳感技術(shù)光柵傳感技術(shù)之前介紹的都是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)壓力傳感器傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力傳感器一般采用石英壓電晶體作為傳感元器件，往往還附帶加速度補償、溫度補償以及水冷系統(tǒng)。并且由于安裝尺寸的限制對傳感器的加工裝配提出了很高的要求，因此壓電式缸內(nèi)壓力傳感器價格昂貴。對于

17、普通車輛使用的發(fā)動機(jī)安裝成本太高，一般用于實驗室測試改進(jìn)發(fā)動機(jī)時使用。以往對于發(fā)動機(jī)排放、振動和噪聲的法律法規(guī)限制低以現(xiàn)有技術(shù)就可以滿足要求，但是隨著國際、國內(nèi)對于發(fā)動機(jī)尾氣、振動和噪聲等的限制不斷提高，對發(fā)動機(jī)的控制提出了更高的要求，而發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力最能直接反映發(fā)動機(jī)的運行情況，因此人們迫切的希望尋找到一種廉價且性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠的發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力傳感手段，而光纖光柵傳感技術(shù)的不斷發(fā)展給內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)壓力的持續(xù)監(jiān)測帶來了可能。 基于膜片的基于膜片的光纖光纖Bragg光柵壓力傳感器光柵壓力傳感器光纖光柵缸壓傳感器結(jié)構(gòu)光纖光柵缸壓傳感器結(jié)構(gòu) 光纖光柵缸壓傳感器封裝光纖光柵缸壓傳感器封裝 光纖光柵壓力傳

18、感器的測量原理光纖光柵壓力傳感器的測量原理光纖光柵壓力傳感器的測量原理基于膜片壓力感應(yīng)結(jié)構(gòu)，膜片兩端的壓力差會導(dǎo)致壓力感應(yīng)膜片產(chǎn)生形變，使固定于膜片上預(yù)拉緊的光纖光柵收縮，引起光纖光柵諧振波長的變化，通過光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)光波信號，然后通過計算得到壓力信號。 新型結(jié)構(gòu)的光纖光柵新型結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器優(yōu)點壓力傳感器優(yōu)點 光纖光柵壓力傳感器所有部件都采用金屬材質(zhì)，并用螺紋結(jié)構(gòu)固定、激光電焊焊接，保證了光纖光柵壓力傳感器能持續(xù)工作在內(nèi)燃機(jī)惡劣的工作環(huán)境下 用了尾部抗扭轉(zhuǎn)端頭，使用最簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了光纖預(yù)緊過程中的扭轉(zhuǎn)，不僅能夠更加有效的保護(hù)光纖光柵，還能保證較高的同軸度，有利于測量精度的提高新

19、型結(jié)構(gòu)的光纖光柵新型結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓力傳感器優(yōu)點壓力傳感器優(yōu)點 由于采用縱向封裝結(jié)構(gòu)所設(shè)計的光纖光柵壓力傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧，傳感器端頭直徑 10mm，而且可以根據(jù)需要進(jìn)一步小型化，為傳感器的安裝提供了便利； 由于光纖光柵壓力傳感器設(shè)計將壓力感應(yīng)膜片直接放置于最前端，能夠有效地抑制通道效應(yīng)對高頻壓力的測量干擾，從而保證測量的精度。動態(tài)壓力測量技術(shù)動態(tài)壓力測試技術(shù)的應(yīng)用以動壓傳感器及配套數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)的動態(tài)壓力測試技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于石油化工、航空航天、軌道交通等諸多科研領(lǐng)域動態(tài)壓力測試系統(tǒng)的組成傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示儀表動壓測試傳感器由于動態(tài)壓力的測量通常要求較高的響應(yīng)時間，而重力

20、和彈性力的恢復(fù)對時間參量的依賴性較強。而利用物質(zhì)其他與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)測壓的方法，具有精度高、體積小、動態(tài)特性好等優(yōu)點，更為適合實現(xiàn)工質(zhì)動態(tài)壓力的測試。較為常見的動態(tài)壓力傳感器主要包括壓電式傳感器、壓阻式傳感器壓電傳感器壓電式傳感器的主要原理是基于壓電效應(yīng)的現(xiàn)象，即一些電介質(zhì)材料在一定方向上受到外力作用而產(chǎn)生變形時，在它們的表面上會產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力被去除后，表面又回到不帶電狀態(tài)。利用壓電效應(yīng)將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，以實現(xiàn)測量壓力的目的，由于電荷的變化具有較好的動態(tài)特性，因此壓電式傳感器適合測量工質(zhì)的動態(tài)壓力特征。壓電傳感器圖1.壓電式壓力傳感器圖 2.壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖壓阻傳感器與壓

21、電式傳感器相似，壓阻式傳感器的測量原理是通過壓阻效應(yīng)實現(xiàn)的，所謂的壓阻效應(yīng)是指當(dāng)物質(zhì)受到外力作用，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。很多物質(zhì)都具有壓阻效應(yīng)，以半導(dǎo)體晶體最為明顯，常用的壓阻材料是硅和鍺。通過構(gòu)建相關(guān)的測試電路，將電阻變化以電信號（電壓或電流）形式表征，進(jìn)而借助電信號與壓力信號之間的關(guān)系來定量描述動態(tài)壓力特性。壓阻傳感器圖3.壓阻式壓力傳感器圖4.壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖傳感器的標(biāo)定標(biāo)定的目的動態(tài)壓力傳感器的標(biāo)定，通常有兩種目的：(1) 測定傳感器、測壓管道以及整個測量系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性（瞬態(tài)響應(yīng)特性或頻率響應(yīng)特性）。盡管動態(tài)響應(yīng)特性能夠通過理論的方法估算，但這僅是一種近似的做法，通過實

22、驗檢定，以獲得可靠性(2)當(dāng)傳感器或測量系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度與動態(tài)靈敏度不同，或者儀器系統(tǒng)根本沒有動態(tài)響應(yīng)時（如壓電傳感器或以交流耦合的儀器等），應(yīng)對傳感器或測試系統(tǒng)進(jìn)行靈敏度標(biāo)定傳感器的標(biāo)定標(biāo)定的裝置標(biāo)定過程通常用滿足一定波形和振幅的標(biāo)準(zhǔn)壓力信號，進(jìn)行實驗，通過分析比較標(biāo)準(zhǔn)信號與傳感器測量結(jié)果之間的異同，獲得相關(guān)的標(biāo)定信息，對于不滿足要求的傳感器進(jìn)行動態(tài)修正。標(biāo)準(zhǔn)壓力信號通過發(fā)生器產(chǎn)生，分為正弦壓力信號發(fā)生器和瞬變壓力信號發(fā)生器。前者屬于周期性信號發(fā)生器，通過各種頻率范圍的電壓或電流發(fā)生器實現(xiàn)；后者用于傳感器對階躍信號響應(yīng)的標(biāo)定過程，常見的裝置包括激波管、快速開啟裝置等壓力傳感器檢定內(nèi)容根據(jù)相關(guān)

23、的技術(shù)規(guī)范5-6，壓力傳感器動態(tài)特性的檢定指標(biāo)主要包括時域特性和頻域特性兩大類，具體的指標(biāo)參量如表 1 所示圖5.標(biāo)定系統(tǒng)原理示意圖壓力傳感器檢定內(nèi)容表1.壓力傳感器的檢定指標(biāo)動態(tài)測試系統(tǒng)的安裝和使用傳感器的安裝方式通?？梢苑譃辇R平安裝和附加連接管安裝前者是使傳感器測量面與被測對象直接接觸，獲得其動態(tài)特性，這種做法通常是建立在管道和容腔的頻率響應(yīng)較低的前提下的；后者是在幾何空間不允許的條件下，借助輔助管路傳遞壓力的安裝方式，要同時兼顧管道響應(yīng)、溫度影響和振動影響，通過對此三方面的分析與處理，使傳遞后的壓力基本與引出處動態(tài)特性一致。動態(tài)測試系統(tǒng)的安裝和使用 圖6. 壓力傳感器齊平安裝圖7.傳感器

24、附加連接管安裝軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析本文所使用的實驗臺為一臺帶透明外筒壁的單級軸流壓氣機(jī),如圖一所示。轉(zhuǎn)子是由一臺三相交流變頻電機(jī)驅(qū)動。表二給出了壓氣機(jī)的基本參數(shù)表2.壓氣機(jī)的基本參數(shù)圖8.壓氣機(jī)示意圖軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析該試驗臺的三個特點轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無極可調(diào)靜子周向位置可調(diào)出口背壓、流量可調(diào)軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析圖9.轉(zhuǎn)子葉尖間隙動態(tài)壓力測量裝置測點A:位于動葉前端測點B:位于葉尖前緣測點C:位于葉片的中部測點D:位于葉尾前緣測點E：位于靜子和轉(zhuǎn)子間歇處

25、軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析壓力傳感器的選取和安裝表 3. Kulite壓力傳感器的基本參數(shù)軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析壓力傳感器的選取和安裝圖10.傳感器實際外形和尺寸圖軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析壓力傳感器的選取和安裝圖11.傳感器安裝示意圖軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析觸發(fā)器的選擇和安裝圖12.旋轉(zhuǎn)編碼器我們選擇機(jī)電式觸發(fā)器,為日本歐姆龍公司生產(chǎn)的型號為E6B2-CWZ3E編碼器軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析觸發(fā)器的選擇和安裝圖13.觸發(fā)器安裝在本實驗中,我們選擇將編碼器直

26、接和轉(zhuǎn)子相連。變頻電機(jī)尾部的整流罩里面是空的,其容積恰好能夠裝上該歐姆龍編碼器,且編碼器可以直接固定在電機(jī)機(jī)殼上,編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸軟連接,這樣可以允許編碼器軸心與電機(jī)軸心有小的偏心度,降低了安裝難度軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析采集儀器的選取本試驗中，選擇了成都縱橫測控 技術(shù)有限公司研制的JV53500A信號采集器，該采集器可以實現(xiàn)同步采集并存儲，采集精度是16位的，提供有外觸發(fā)，內(nèi)觸發(fā)，自由觸發(fā)，系統(tǒng)觸發(fā)四種方式，采集頻率最高可達(dá)1MHZ.軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析采集軟件開發(fā)采集軟件控制采集器按用戶指定的觸發(fā)方式 和采集頻率采集一定長度的

27、數(shù)據(jù)量，本例根據(jù)縱橫測控有限公司提供的采集器API函數(shù)，利用強大的美國NI公司LABwindows/CVI開發(fā)軟件編寫了適合本實驗的采集軟件軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析圖14.采集軟件主界面軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)在本文中,作者放棄了使用現(xiàn)成的數(shù)據(jù)處理軟件如Matlab，而是利用LABwindows/CVI編程軟件中功能強大的信號處理函數(shù),編寫出適于本文需要的數(shù)據(jù)后處理軟件圖15.動態(tài)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常流場動態(tài)壓力分析軟件界面軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析靜壓背壓測試系統(tǒng)圖16.靜壓背壓測試系統(tǒng)為了研究

28、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常流動隨著背壓升高的頻譜特性,有必要獲得壓氣機(jī)出口背壓。本文采用靜態(tài)壓力測量系統(tǒng)來獲得壓氣機(jī)出口背壓,如圖所示軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析測試系統(tǒng)組裝與調(diào)試圖17.轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常壓力測量系統(tǒng)安裝示意圖首先將Kulite動態(tài)壓力傳感器安裝在壓氣機(jī)試驗臺指定的測量位置上,然后將傳感器信號線通過信號放大調(diào)理模塊連接到數(shù)據(jù)采集器,最后與微機(jī)相連,采集觸發(fā)器即編碼器安裝于電機(jī)后端部,作為實驗采集數(shù)據(jù)的觸發(fā)源軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析測試系統(tǒng)組裝與調(diào)試圖18.干擾消除示意圖對干擾信號的消除采用了類似于噪音的消除方法,即在干擾信號產(chǎn)生的源處,干擾信號傳播途中以及在信號采集中進(jìn)行三層屏蔽,最終取得了滿意的結(jié)果。具體做法是對電機(jī)接地屏蔽、將信號線雙絞和套屏蔽網(wǎng)、傳感器電源采用正負(fù)電源、放大器中設(shè)置濾波器、最終數(shù)據(jù)處理時進(jìn)行數(shù)字濾波軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖間隙非定常動 態(tài)壓力測量與頻譜分析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定圖19.動態(tài)壓力測量系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定