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压力传感器:使用皮托静态管进行校准

Overview

资料来源:北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系,北卡罗来纳州罗利市,史雷亚斯·纳西普尔

流体压力是确定系统空气动力学特性所需的重要流动特性。由于压力计的准确性和操作简单性,是历史最悠久且仍然存在的压力测量系统之一。压力计通常是一个U形玻璃管,部分充满液体,如图1所示。U-tube 压力计不需要校准,因为它没有任何运动部件,并且其测量值是重力函数和液体密度。因此,操纵仪是一个简单而精确的测量系统。


图 1.U 管操纵仪的原理图。

通过将平静态探头的停滞和静态压力端口连接到压力测量装置的端口,在飞机上获得实时压力测量。这允许飞行员获取现有的飞行条件,并在飞行条件发生任何变化时发出警告。虽然压力计提供非常精确的压力读数,但它们本质上是笨重的。测量飞机压力需要更现实的解决方案,因为主要设计目标之一是尽可能降低飞机的整体重量。如今,将施加压力转换为电信号的机电压力传感器由于体积小、重量轻、几乎可以放置在机身的任何地方而广泛用于飞机压力感应应用。上述特性不仅有助于减少重量,还减少了将皮托静态探头连接到传感器所需的管道量,从而减少了数据响应时间。此外,在实验飞机飞行测试中,微型压力传感器派在位,因为它们使研究人员能够最大限度地收集压力数据,而不会显著增加飞机的重量。虽然存在不同测量技术的不同类型的压力传感器,但更常见的传感器类型之一是电容式压力传感器。由于传感器只能发送电压和电流方面的信号,因此需要对传感器进行校准,以将特定信号的强度与导致传感器产生信号的压力相关联。将传感器电流或电压与物理测量(在我们的案例压力)相关联的最终曲线拟合通常称为传感器校准曲线。

在本实验中,在亚音速风洞中放置了一个平视静态探头,其停滞和静态压力端口连接到U管电力计和压力传感器的总端口和静态端口。然后,风洞在不同的动态压力设置下运行,并记录U管压力计的相应压力读数以及传感器产生的电流读数。然后,这些数据用于生成压力传感器的校准曲线。

Procedure

1. 压力传感器校准

在本演示中,使用了一个亚音速风洞,其测试部分为 2.6 英尺 x 3.7 英尺,最大动态压力设置为 25 psf。采用预校准压力传感器设置风洞试验段的动态压力,使用彩色水和水垢差差U管操纵仪测量流体高度(图3)。还使用了差压传感器(图4)、标准电压电源(为传感器供电)和万用表(用于读取传感器的输出电流),如图5所示。


图 3.差压 U 管压力计。


图 4.差压传感器。

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Results

分析中使用了以下常数:水密度,μ水:61.04磅/英尺3;因重力引起的加速度,g:32.15 英尺/s2;和压力计关闭,h关闭= 0.8 in.图7显示了用于增加和降低动态压力(仪器离场有和未校正)的操纵测量数据的变化。图 8显示了传感器电流读数与压力的图解,该图是使用公式 3 计算的。

为了获得压力传感器的?...

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Application and Summary

机电传感器是一些体积更大的测量系统的热门替代品。然而,传感器需要定期使用标准化测量设备进行校准,才能成为有效的实验工具。在本实验中,通过将传感器在亚音速风洞中一系列动态压力条件下产生的电流信号与压力进行比较,校准了现成的电容式机电压力传感器。从U管操纵仪测量。结果表明,传感器电流信号与压力之间存在线性关系,传感器滞后可忽略不计。获得了一个?...

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Concepts

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Calibrating a Pressure Transducer

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