六章-壓力測試課件

1、第六章壓力測試第六章壓力測試本章主要內(nèi)容壓力測試及測試方法應(yīng)變式測壓法壓電式測壓法測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定與動(dòng)態(tài)標(biāo)定膛壓測試本章主要內(nèi)容壓力測試及測試方法壓力測試壓力的定義流體或固體垂直作用在單位面積A上的力F稱為壓力，也稱壓強(qiáng)。 壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的一個(gè)重要參數(shù)，在動(dòng)力機(jī)械、冶金、造船、航空航天、化工、石油、紡織、原子能、電子、輕工、食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和氣象等工農(nóng)業(yè)部門中是經(jīng)常用到的，此外，如物位、流量等參數(shù)的測量，有時(shí)常通過測量壓力或壓差的方法來達(dá)到的。 壓力測試壓力的定義流體或固體垂直作用在單位面積A上的力F稱為壓力名稱定 義計(jì)算公式絕對壓力 pa相對于絕對壓力零線測得的壓力，或作用于物體

2、上全部壓力pa=pg+p0表壓力pg絕對壓力pa與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫0的差值，當(dāng)pap0時(shí)，pg為正時(shí)，稱為正表壓；當(dāng)pap0時(shí)，pg為負(fù)時(shí)，稱為真空度。pg=pa-p0真空pv習(xí)慣上，將負(fù)表壓稱為真空，理想的真空是絕對零壓力pv=p0-pa差壓p任意兩個(gè)壓力之間的差值p=p1-p2壓力測試 工程中常采用的壓力有絕對壓力，表壓力、大氣壓力、真空和差壓等幾種。壓力名稱定 義計(jì)算公式壓力測試工程大氣壓：1kgf/cm2=0.9807105 Pa毫米水柱：1 mmH2O=0.980710 Pa毫米汞柱：1 mmHg=1.333102 Pa物理大氣壓：1 atm=1.01325105 Pa 壓力測試工程大

3、氣壓：壓力的分類壓力：靜態(tài)壓力和動(dòng)態(tài)壓力靜態(tài)壓力：不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢的壓力。動(dòng)態(tài)壓力：隨時(shí)間變化的壓力。如爆炸沖擊波壓力。壓力測試壓力的分類壓力：靜態(tài)壓力和動(dòng)態(tài)壓力靜態(tài)壓力：不隨時(shí)間變化或變壓力的測試方法壓力測試方法 壓力測量根據(jù)傳感器原理可以分為液體式、彈簧式、活塞式、電測式，根據(jù)測試系統(tǒng)對信號的處理方式又分為模擬式和數(shù)字式。 液體式 基于流體靜力學(xué)原理,利用液柱的高度差來測試壓力的儀器。被測的液柱高度差可以直接讀出、顯示或通過計(jì)算的方法來確定。 水銀氣壓計(jì)、U型（雙管）和杯型（單管）壓力計(jì)、環(huán)天平式壓力計(jì)、鐘罩式壓力計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)和斜管微壓計(jì)等。 常用的液體式壓力儀器 液體式壓力

4、儀工作原理壓力的測試方法壓力測試方法 壓力測量根據(jù)傳感器原壓力測試方法U型管壓力計(jì)原理圖P=P1P2=g(h1+h2)單管壓力計(jì)原理圖P =gh2壓力測試方法U型管壓力計(jì)原理圖P=P1P2=g(h1+彈簧式壓力測試方法 利用彈性敏感元件（如彈簧管）在壓力作用下產(chǎn)生彈性形變,其形變的大小與作用的壓力成一定的線性關(guān)系,通過傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)或其他顯示裝置表示出被測的壓力。 根據(jù)彈性敏感元件不同,彈簧式壓力儀表有彈簧管式、膜片式、膜盒式、波紋管式等多種。 作用原理 常用的彈簧式壓力計(jì)彈簧式壓力測試方法 利用彈性敏感元件（如彈簧管）壓力測試方法壓力測試方法活塞式 利用流體靜壓原理和帕斯卡原理,由作用于已知活

5、塞有效面積上的專用砝碼來進(jìn)行壓力測量。這種壓力計(jì)有時(shí)又稱為砝碼式壓力計(jì),主要用于標(biāo)準(zhǔn)壓力量值的傳遞。 壓力測試方法 活塞式壓力計(jì)有直接加負(fù)荷壓力計(jì)、雙活塞壓力真空計(jì)、通過傳動(dòng)裝置向活塞加負(fù)荷的壓力計(jì)等幾種。 工作原理常用的活塞式壓力計(jì)活塞式 利用流體靜壓原理和帕斯卡原理,由作用于已壓力測試方法電測式 利用某些材料的電氣特性在壓力的作用下發(fā)生一定的變化,將被測的壓力轉(zhuǎn)換成與壓力成一定關(guān)系的電信號來求得壓力值的 。 常用的有應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、壓電式、電感式、電容式、振頻式等多種壓力計(jì)等幾種。 工作原理常用的電測式壓力計(jì)壓力測試方法電測式 利用某些材料的電氣特性在壓力高壓側(cè)進(jìn)氣口低壓側(cè)進(jìn)氣口電子線

6、路位置內(nèi)部不銹鋼膜片的位置電容式差壓變送器 高壓側(cè)低壓側(cè)電子線內(nèi)部不銹鋼膜片的位置電容式差壓變送器 壓阻式固態(tài)壓力傳感器壓阻式固態(tài)壓力傳感器小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口絕對壓力傳感器低壓進(jìn)氣口小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口絕對壓力傳感器低壓進(jìn)氣口表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管壓力測試方法數(shù)字式 數(shù)字式壓力計(jì)是可以直接以壓力單位用數(shù)字顯示壓力量值的儀器。這類壓力計(jì)大部分是以壓力傳感器為感壓元件,然后將信號放大,經(jīng)模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后顯示壓力數(shù)值的壓力計(jì)。數(shù)字式壓力計(jì)既可以顯示生產(chǎn)工藝流程中的壓力參數(shù),又可將壓力信號輸出供數(shù)據(jù)分析和處理,因此在自動(dòng)控制系統(tǒng)中被廣泛

7、應(yīng)用 。 工作原理壓力測試方法數(shù)字式 數(shù)字式壓力計(jì)是可以直接以壓力電容式壓力變送器電容式壓力變送器 電測式測壓方法中應(yīng)用最普遍的是應(yīng)變測壓法和壓電測壓法。利用這兩種方法進(jìn)行測量時(shí)，應(yīng)盡量滿足下列要求： 頻響要適應(yīng)被測參數(shù)的頻率特性，使頻率誤差具有足夠小的數(shù)值。 測壓傳感器及其附件夾具等，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度 。 測壓傳感器的靈敏度要適中 。 測壓傳感器的信號輸出應(yīng)該是線性的。 測壓傳感器的外形尺寸應(yīng)盡量小。壓力測試方法 電測式測壓方法中應(yīng)用最普遍的是應(yīng)變測壓法和壓電應(yīng)變式測壓法 應(yīng)變式測壓法采用應(yīng)變式壓力傳感器作為轉(zhuǎn)換器件，主要用來測量流動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)壓力, 如動(dòng)力管道設(shè)備的進(jìn)出口氣體或液體的

8、壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力、槍管及炮管內(nèi)部的壓力、內(nèi)燃機(jī)管道的壓力等。 應(yīng)變式測壓法的測試原理 應(yīng)變式測壓傳感器是基于彈性變形的原理，被測壓力作用在傳感器的彈性元件上，使彈性元件產(chǎn)生變形，并用彈性應(yīng)變的大小來表示壓力的大小。由于去載時(shí)彈性變形是可以恢復(fù)的，所以它不僅能測試壓力的上升段，也可測其下降段，從而反映壓力變化的全過程。 應(yīng)變式測壓法 應(yīng)變式測壓法采用應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式測壓法被測壓力應(yīng)變式壓力傳感器動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀測量記錄儀器靜態(tài)壓力標(biāo)定機(jī) 應(yīng)變式測量系統(tǒng) 應(yīng)變式壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)變成應(yīng)變信號，再通過應(yīng)變儀將其轉(zhuǎn)換成電信號并放大輸出給記錄儀器記錄。 應(yīng)變式測壓法適合于在壓力作用時(shí)間較長

9、的條件下使用。 應(yīng)變式測壓法被測壓力應(yīng)變式壓力傳感器動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀測量記錄儀 膜片式測壓傳感器 彈性薄壁圓筒式測壓傳感器 柱形圓筒式測壓傳感器 應(yīng)變式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 膜片式測壓傳感器 應(yīng)變式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 工作原理： 膜片式應(yīng)變測壓傳感器的彈性敏感元件是周邊固定的圓膜片，由貼在膜片上的應(yīng)變片感受應(yīng)變的大小，并通過后級的電橋輸出信號。 膜片式測壓傳感器 應(yīng)變式測壓法薄圓板受均勻壓力后的應(yīng)變分布 工作原理： 膜片式應(yīng)變測壓傳感器的彈性敏感元件是應(yīng)變式測壓法徑向應(yīng)力切向應(yīng)力 徑向應(yīng)變切向應(yīng)變 平膜片受力情況薄圓板受均勻壓力后的應(yīng)變方向應(yīng)變式測壓法徑向應(yīng)力切向應(yīng)力 徑向應(yīng)變切向應(yīng)變 平

10、膜片受力應(yīng)變式測壓法 在圓板中心（r = 0）處，切向應(yīng)力與徑向應(yīng)力相等，切向應(yīng)變與徑向應(yīng)變相等，而且具有正的最大值 。 應(yīng)變式測壓法 在圓板中心（r = 0）處，切向應(yīng) 在圓板的邊緣（r = a）處，切向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和徑向應(yīng)變都達(dá)到負(fù)的最大值，而徑向應(yīng)變?yōu)榱?。?yīng)變式測壓法 平膜片的撓度： 在圓板的邊緣（r = a）處，切向應(yīng)力、徑向應(yīng)應(yīng)變式測壓法中心（r=0）處的撓度有最大值：平膜片的固有頻率 應(yīng)變式測壓法中心（r=0）處的撓度有最大值：平膜片的固有頻率應(yīng)變式測壓法 平膜片的應(yīng)力分布曲線 徑向應(yīng)變的曲線，在中心附近是正值，在板的邊緣則為負(fù)值。 應(yīng)變式測壓法 平膜片的應(yīng)力分布曲線 徑向應(yīng)變的

11、曲線，在中心應(yīng)變式測壓法半橋布置 全橋布置 膜片式用力傳感器的應(yīng)變片布置方式 應(yīng)變式測壓法半橋布置 全橋布置 膜片式用力傳感器的應(yīng)變片彈性薄壁圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 該傳感器主要用來測量液體的壓力。彈性元件是個(gè)鉆了盲孔的薄壁圓筒，即應(yīng)變筒。 測試時(shí)把傳感器擰到測試位置的測試孔中，壓力作用在油脂上，油脂受壓后，把壓力傳送到應(yīng)變筒的內(nèi)壁，使應(yīng)變筒向外膨脹，發(fā)生彈性變形。 彈性薄壁圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 該傳感器主應(yīng)變式測壓法 受力情況軸向應(yīng)力切向應(yīng)力 當(dāng)筒壁很薄時(shí)，有應(yīng)變式測壓法 受力情況軸向應(yīng)力切向應(yīng)力 當(dāng)筒壁很薄時(shí)，有應(yīng)變片的粘貼位置應(yīng)變式測壓法 在盲孔的外端部有一個(gè)實(shí)心部分，制作

12、傳感器時(shí)，在筒壁和端部沿環(huán)向各貼一片應(yīng)變片，端部在筒內(nèi)有壓力時(shí)不產(chǎn)生變形，只作溫度補(bǔ)償用。為提高傳感器的靈敏度，還可利用兩片應(yīng)變片工作，另選兩片應(yīng)變片在端部作溫度補(bǔ)償。 應(yīng)變片的粘貼位置應(yīng)變式測壓法 在盲孔的外端部有應(yīng)變式測壓法 由于應(yīng)變管內(nèi)需注入油液，油柱體的彈性模量較低，因此，注入的液柱限制了傳感器固有頻率。當(dāng)液柱的柱長L0大于柱半徑的1.7倍時(shí)，應(yīng)變管的固有頻率可由下式替代 環(huán)向粘貼應(yīng)變片時(shí)，傳感器應(yīng)變管的固有振蕩頻率有： 應(yīng)變管的頻率范圍 在向空腔中灌注油脂時(shí)，必須防止混入氣泡，因?yàn)闅馀輹?huì)嚴(yán)重地降低傳感器的固有頻率?？梢园延椭訜崛刍笥冕t(yī)用注射器注入空腔底部，以保證排除空氣。 應(yīng)變式

13、測壓法 由于應(yīng)變管內(nèi)需注入油液，油柱體的彈柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 柱形圓筒式測壓傳感器的彈性元件是柱形圓筒，如活塞式應(yīng)變測壓傳感器，它的彈性元件是應(yīng)變管。使用時(shí)把傳感器擰在測壓孔內(nèi)，壓力作用在活塞階一端，活塞把壓力轉(zhuǎn)化為集中力作用在應(yīng)變管上，使應(yīng)變管產(chǎn)生軸向壓縮彈性變形，工作應(yīng)變片(一片或兩片)沿軸向貼在應(yīng)變管的中部。 柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 柱形圓筒式測壓應(yīng)變式測壓法 活塞式應(yīng)變測壓傳感器主要是通過活塞桿，而不是通過油脂傳遞壓力的，所以它的固有頻率比較高，一般可達(dá)10或15kHz?；钊馁|(zhì)量愈輕，活塞桿的剛度愈大，則固有頻率愈高。 柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法 活塞式

14、應(yīng)變測壓傳感器主要是通過活塞柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法柱形圓筒式測壓傳感器測量原理圖柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法柱形圓筒式測壓傳感器測量原理柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法應(yīng)變片粘貼方式電橋連接方式柱形圓筒式測壓傳感器應(yīng)變式測壓法應(yīng)變片粘貼方式電橋連接方式壓電式測壓法壓電效應(yīng) 壓電式測壓法適合于壓力作用時(shí)間在20ms以下，壓力值在200MPa以上的情況下使用，除了用其測試火藥氣體壓力以外，也可用來測試液體和氣體的壓力。 某些電介質(zhì)的晶體，當(dāng)它們受到機(jī)械力的作用而發(fā)生變形時(shí)，會(huì)發(fā)生極化，導(dǎo)致晶體表面上出現(xiàn)束縛電荷，所產(chǎn)生的電荷和外力成正比。這種由于機(jī)械力的作用而使得晶體表面帶電的現(xiàn)象稱

15、為壓電效應(yīng)。 壓電式測壓法壓電效應(yīng) 壓電式測壓法適合于壓力作用 通常把沿電軸(X軸)方向的作用力(一般利用壓力)產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”，把沿機(jī)械軸(Y軸)方向的作用力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”，沿光軸(Z軸)方向的作用力不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。沿相對兩棱加力時(shí)，則產(chǎn)生切向效應(yīng)。壓電式傳感器主要是利用縱向壓電效應(yīng)。 壓電式測壓法 通常把沿電軸(X軸)方向的作用力(一般利用壓力)產(chǎn)壓電測壓傳感器的結(jié)構(gòu)壓電式測壓法膜片壓電式壓力傳感器 膜片常用材料有石英晶體和壓電陶瓷，尤其石英晶體穩(wěn)定性好。 這種傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，具有較高的諧振頻率。主要組成部分是彈性敏感器件（膜片）、壓電轉(zhuǎn)換器件（晶片）

16、和本體（外殼及芯體）組成。 壓電測壓傳感器的結(jié)構(gòu)壓電式測壓法膜片壓電式壓力傳感器 壓電式測壓法 壓電晶體（主要是單晶體） 石英、天然晶體，除壓電常數(shù)不大外，特性優(yōu)越,可作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器。壓電陶瓷（多晶體） 屬于人工制造的多晶體，仍以Q=dF表示，較大的壓電系數(shù)，介電常數(shù)，機(jī)械強(qiáng)度石英。壓電式測壓法 壓電晶體（主要是單晶體）壓電陶瓷（多晶體）壓電式測壓法 壓力p作用在膜片上，通過傳力塊加到石英晶片上，石英雙晶片利用X切割,厚度形變的縱向壓電效應(yīng)，雙晶片并聯(lián)（輸出總電荷量為單片的兩倍）。 F+并聯(lián)+串聯(lián) 電容量大、輸出電荷量大、時(shí)間常數(shù)也大，適用于測量緩變信號及電荷量輸出信號。 電容量小、響應(yīng)快、輸

17、出電壓大，適用于測量以電壓作輸出的信號和頻率較高的信號 。壓電式測壓法 壓力p作用在膜片上，通過傳力塊加到壓電式測壓法優(yōu)點(diǎn)：具有較高的靈敏度和分辨率，利于小型化。 缺點(diǎn)：1）膜片產(chǎn)生的彎曲，會(huì)造成線性與動(dòng)態(tài)特性變差。 2）各組件間接觸剛度的改變，改變傳感器固有頻率。 3）溫度變化時(shí)，膜片變形量變化，壓緊力也變化。 為保證在交變力作用下正常工作，消除因接觸不良產(chǎn)生的非線性誤差，裝配時(shí)應(yīng)通過擰緊芯體施加預(yù)壓緊力。 壓電式測壓法優(yōu)點(diǎn)：具有較高的靈敏度和分辨率，利于小型化。 壓電式測壓法 為消除預(yù)加載時(shí)引起膜片變形，采用了預(yù)緊筒加載結(jié)構(gòu)。預(yù)緊筒是一個(gè)薄壁厚底的金屬圓筒，通過拉緊預(yù)緊筒對石英晶片組施加預(yù)

18、壓緊力，并在加載狀態(tài)下用電子束將預(yù)緊筒與芯體焊成一體。膜片是后焊接到殼體上去的。 壓電式測壓法 為消除預(yù)加載時(shí)引起膜片變形，采用了壓電式測壓傳感器的使用壓電式測壓法使用時(shí)注意的問題：1）絕緣性：壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷很少，為保證壓電晶體產(chǎn)生的電荷不會(huì)泄漏掉，要重視整個(gè)傳感器的電絕緣性能。 2）預(yù)壓力：消除壓電晶體片、活塞、壓塊之間的間隙，防止壓電晶體因撞擊而受損壞，并可以提高測壓傳感器的固有頻率。 壓電式測壓傳感器的使用壓電式測壓法使用時(shí)注意的問題：1）絕緣壓電式測壓法影響壓電式傳感器的固有頻率相關(guān)因素1）傳感器的活動(dòng)零件，如活塞等的質(zhì)量越小，剛度越大，則傳感器的固有頻率越高。2）傳感器殼體的剛度

19、越大，零件的緊因性越好，則固有頻率越高。 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)測量范圍很寬，頻響特性好，能測量準(zhǔn)靜態(tài)的壓力和高頻變化的動(dòng)態(tài)壓力。結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)、強(qiáng)度高、體積小、質(zhì)量輕、耐高溫、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：低頻特性差。由于靜電荷泄漏。測量緩慢變化的壓力時(shí)，卻可能會(huì)引入較大的誤差。壓電式測壓法影響壓電式傳感器的固有頻率相關(guān)因素1）傳感器的活測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定 測壓系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，采用一定標(biāo)準(zhǔn)等級的標(biāo)定設(shè)備，對儀表重復(fù)(不少于3次)進(jìn)行全量程逐級加載和卸載測試，獲得各次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以確定儀表測壓系統(tǒng)的線性度、靈敏度、重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。 靜態(tài)標(biāo)定需要靜壓發(fā)生裝置產(chǎn)生壓力信號，較常采用的靜壓發(fā)生

20、裝置有：活塞式壓力發(fā)生器、杠桿式壓力發(fā)生器及彈簧測力計(jì)式壓力發(fā)生器。 測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定 測壓系統(tǒng)靜態(tài)標(biāo)定是在靜態(tài)標(biāo)定的條件測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定 溫度205； 濕度80； 大氣壓力為76080mmHg； 且無振動(dòng)沖擊的環(huán)境。 標(biāo)定的方法 將測壓系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的示值在相同條件下進(jìn)行比較； 將測壓系統(tǒng)的示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力比較。靜態(tài)標(biāo)定的條件測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定 溫度205；標(biāo)定的方法活塞式壓力標(biāo)定系統(tǒng)測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定活塞式壓力標(biāo)定系統(tǒng)活塞式壓力標(biāo)定系統(tǒng)測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定活塞式壓力標(biāo)定系統(tǒng)測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定 活塞壓力發(fā)生器是應(yīng)用靜壓平衡原理的計(jì)量儀器 。被標(biāo)定的壓力傳感器或 壓力儀表安裝在壓力計(jì)的

21、接頭上， 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，加壓油缸的活塞往前移動(dòng)使油缸增壓，并把壓力傳至各部分。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，將精密活塞連同上面所加的標(biāo)準(zhǔn)砝碼頂起，輕輕的轉(zhuǎn)動(dòng)砝碼盤，使精密活塞與砝碼旋轉(zhuǎn)， 以減小活塞與缸體之間的摩擦力，此時(shí)油壓與砝碼（連同活塞）的重力相平衡。 活塞壓力計(jì)的工作原理測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定 活塞壓力發(fā)生器是應(yīng)用靜壓平衡此時(shí)傳感器所受到的壓力等于砝碼的重力與活塞的有效面積之比 。 有時(shí)為了操作的方便，可不用砝碼加載，而直接用標(biāo)準(zhǔn)壓力表直接讀取壓力值，再與測壓系統(tǒng)的輸出進(jìn)行靈敏度等靜態(tài)參數(shù)的確定。測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定此時(shí)傳感器所受到的壓力等于砝碼的重力與活塞的有效面積之比 。壓力標(biāo)定過程測壓系統(tǒng)的靜態(tài)

22、標(biāo)定 標(biāo)定時(shí)，以一定的壓力間距逐點(diǎn)加壓，記錄下所加的壓力值Pi，以及相應(yīng)的記錄器的電壓偏移量Vi，標(biāo)定時(shí)所施加的最大壓力應(yīng)略大于待測壓力的最大值，然后，再逐次減小壓力，記錄下測壓系統(tǒng)記錄儀器的電壓偏移量Vi，并重復(fù)35次。壓力標(biāo)定過程測壓系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定 標(biāo)定時(shí)，以一定動(dòng)態(tài)標(biāo)定測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，比如頻率響應(yīng)函數(shù)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率及阻尼比等等。壓力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定需要解決的問題 要獲得一個(gè)令人滿意的周期或階躍的壓力源； 要可靠地確定上述壓力源所產(chǎn)生的真實(shí)的壓力-時(shí)間的關(guān)系。動(dòng)態(tài)標(biāo)定測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 動(dòng)態(tài)壓力源分為：

23、穩(wěn)態(tài)周期性壓力源：活塞與缸筒、凸輪控制噴嘴、聲諧振器等； 非穩(wěn)態(tài)壓力源：快速卸荷閥、脈沖膜片、閉式爆炸器、激波管、落錘液壓動(dòng)標(biāo)裝置等。 動(dòng)態(tài)壓力源測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 動(dòng)態(tài)壓力源分為： 動(dòng)態(tài)壓力源穩(wěn)態(tài)標(biāo)定法測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定活塞缸筒靜態(tài)壓力源 常見的活塞和缸筒裝置是一種簡單的穩(wěn)態(tài)周期性校準(zhǔn)壓力源，如果活塞行程固定不變，壓力振幅可通過調(diào)整缸筒體積來改變，可以獲得7Mpa的峰值壓力，而頻率可達(dá)到100Hz。 活塞運(yùn)動(dòng)源的一種變形是傳動(dòng)膜片、膜盒或彈簧管，通過連桿與管端連接的偏心輪使彈簧管彎曲，這樣來使用彈簧管，效果很好。穩(wěn)態(tài)標(biāo)定法測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定活塞缸筒靜態(tài)壓力源 這兩種方法只提供了可變的壓力源，

24、但沒有提供確定數(shù)值或時(shí)間特性的方法。這些方法特別適用于將未知特性的傳感器與已知特性的傳感器進(jìn)行比較。測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定凸輪控制噴嘴穩(wěn)態(tài)壓力源 左圖為凸輪控制噴嘴穩(wěn)態(tài)壓力源，是獲得穩(wěn)態(tài)周期性壓力源的另一種方法。已使用的這種形式的壓力源的振幅可達(dá)到0.1kg/cm2，頻率為300Hz。 這兩種方法只提供了可變的壓力源，但沒有提供確定非穩(wěn)態(tài)標(biāo)定測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 采用穩(wěn)態(tài)周期性壓力源來確定壓力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，往往受到所能產(chǎn)生的壓力幅值和頻率的限制。高壓和穩(wěn)態(tài)頻率很難同時(shí)獲得。因此，在較高壓力振幅范圍內(nèi)，為了確定壓力傳感器的高頻響應(yīng)特性，必須借助于階躍函數(shù)理論。非穩(wěn)態(tài)標(biāo)定測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 采用穩(wěn)態(tài)

25、周期性壓力激波管的結(jié)構(gòu)測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定A1，A2測速壓力傳感器Ax，Ay被校壓力傳感器A3 觸發(fā)傳感器B1 ，B2 ，B3電荷放大器激波管的結(jié)構(gòu)測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定A1，A2測速壓力傳感器Ax，圖a 激波管結(jié)構(gòu)示意圖圖b 膜片破裂前情況圖c 膜片破裂后、稀疏波反射前情況圖d 稀疏波反射后情況圖e 反射激波波動(dòng)情況圖a 激波管結(jié)構(gòu)示意圖測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 激波管標(biāo)定過程 P4和P6都是在標(biāo)定傳感器時(shí)要用到的激波，視傳感器安裝的位置而定，當(dāng)被標(biāo)定的傳感器安裝在側(cè)面時(shí)，傳感器上的壓力將由P1升躍為P4，也就是受到一個(gè)幅度為P4-P1的階躍壓力。當(dāng)裝在端面時(shí)當(dāng)激波到達(dá)端面并反射時(shí)，傳感器上的壓力由P1

26、升躍為P6。入射激波的階躍壓力為反射激波的階躍壓力為測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 激波管標(biāo)定過程 P4和P6 各壓力P1和MS已知都可求出。P1可事先給定，一般采用當(dāng)?shù)氐拇髿鈮骸S為馬赫數(shù)，激波的傳播速度與當(dāng)?shù)芈曀俦戎怠?測速系統(tǒng)由A1、A2、B1、B2和電子計(jì)數(shù)器組成 。 測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定入射激波的速度為 兩個(gè)測速傳感器之間的距離 激波通過兩個(gè)傳感器間距所需的時(shí)間 馬赫數(shù) T是低壓腔的音速， 0是0的音速331.36m/s，T是試驗(yàn)時(shí)低壓腔的溫度，一般為25。 各壓力P1和MS已知都可求出。P1可事先給定，測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定激波管的階躍響應(yīng)曲線 激波管校準(zhǔn)傳感器的動(dòng)態(tài)特性是通過激波管內(nèi)的激波激勵(lì)出

27、傳感器的振蕩特性，得出傳感器的諧振頻率n，由其諧振的衰減段可計(jì)算出阻尼系數(shù) ，從而可以求出二階系統(tǒng)的特征方程，得到它的響應(yīng)特性。測壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定激波管的階躍響應(yīng)曲線 激波管校膛壓測試 最大壓力和彈丸炮口初速是火炮內(nèi)彈道的兩個(gè)重要彈道量，它們是火炮性能和彈藥檢驗(yàn)的主要標(biāo)志量。 膛壓的變化直接影響火炮射擊的精度，影響設(shè)計(jì)安全。膛壓的異常，甚至?xí)斐蔀?zāi)難性事故的發(fā)生。因此，膛壓檢測是關(guān)系火炮彈藥有效使用和安全使用的重要監(jiān)測工作，也是部隊(duì)彈藥化試驗(yàn)室內(nèi)彈道常規(guī)測試主要項(xiàng)目。 通過測試手段得到彈丸發(fā)射時(shí)火炮的膛內(nèi)平均壓力隨彈丸運(yùn)動(dòng)時(shí)間而變化的曲線。膛壓測試 最大壓力和彈丸炮口初速是火炮內(nèi)彈道的兩膛壓測

28、試 P0表示彈丸的彈帶全部擠進(jìn)膛線開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的膛內(nèi)壓力，稱為擠進(jìn)壓力。彈丸從靜止開始運(yùn)動(dòng)，由于火藥容積增長緩慢使膛壓迅速上升，彈丸速度不斷增大，容積增大后膛壓下降，當(dāng)兩種效應(yīng)平衡時(shí)，達(dá)到最大膛壓值Pm。彈丸在膛壓作用下， 速度增加，壓力減小，不再生成新的火藥氣體，在出炮口時(shí)， 瞬間速度最大，此時(shí)膛壓為炮口壓力Pg。 彈丸出炮口時(shí)，膛壓將至0.2MPa 膛壓曲線膛壓測試 P0表示彈丸的彈帶全部擠進(jìn)膛線開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的膛內(nèi)壓膛壓測試方法膛壓測試 銅柱或銅球測壓法 引線電測法 基于存儲(chǔ)測試技術(shù)的電測法膛壓測試方法膛壓測試 銅柱或銅球測壓法銅柱測壓法膛壓測試 火炮射擊時(shí)，膛內(nèi)火藥燃?xì)庾饔迷阢~柱測壓器上， 由銅柱測壓器的活塞桿將壓力變換成力，這個(gè)力將使安裝在銅柱測壓器內(nèi)的測壓銅柱產(chǎn)生塑性變形。測壓銅柱的變形量與所受到的力成正比。根據(jù)測壓銅柱的變形量及自身的變形規(guī)律即可確定出膛內(nèi)火藥燃?xì)鈮毫Φ拇笮?。這