ソース:シュレヤス・ナルシプル、機械・航空宇宙工学、ノースカロライナ州立大学、ローリー、NC

流体圧力は、システムの空気力学を決定するために必要な重要な流れ特性です。最も古く、まだ既存の圧力測定システムの1つは操作の正確さおよび簡易性による圧力計である。マノメーターは、一般に、図1に示すように、部分的に液体で満たされたU字型のガラス管である。U管の間mmometerは可動部分を持たないので口径測定を要求しない、そしてその測定は重力および液体の密度の機能である。従って、間計は簡単で、正確な測定システムである。

図 1.U管のマノメーターの回路図。

リアルタイムの圧力測定は、ピトースタティックプローブの停滞と静圧ポート(流体流圧の測定に一般的に使用されるデバイス)を圧力測定装置のポートに接続することによって、航空機で得られます。これにより、パイロットは既存の飛行条件を取得し、飛行条件に変更が発生した場合に警告することができます。マノメーターは非常に正確な圧力測定値を提供しますが、本質的にかさばります。航空機の圧力を測定するには、航空機全体の重量をできるだけ低く抑えるため、より現実的な解決策が必要です。現在、加圧を電気信号に変換する電気機械式圧力トランスデューサは、航空機の圧力感知アプリケーションに広く使用されています。上記の特性は、重量を減らすだけでなく、ピトースタプローブをトランスデューサに接続するために必要なチューブの量を減らすのに役立ち、データ応答時間を短縮します。さらに、実験機の飛行試験では、研究者が航空機の重量を大幅に増やすことなく圧力データ収集を最大化できるため、小型圧力トランスデューサが便利です。さまざまな測定技術を持つ異なるタイプの圧力トランスデューサが存在しますが、より一般的なタイプのトランスデューサの1つは容量性圧力トランスデューサです。トランスデューサは電圧と電流の点でのみ信号を送信することができるので、トランスデューサのキャリブレーションは、トランスデューサが信号を生成する原因となる圧力に特定の信号の強度を関連付けるために必要とされます。トランスデューサ電流または電圧を物理的な測定に関連させる最終カーブフィットは、当社の場合、圧力において、一般にトランスデューサキャリブレーション曲線と呼ばれます。

この実験では、ピトースタプローブを、U管のマノメータと圧力トランスデューサの両方の合計および静的ポートに接続された停滞および静圧ポートを備えた亜音速風洞に配置します。風洞は異なる動的圧力設定で実行され、U管の圧力計からの対応する圧力読み取りと、トランスデューサによって生成される電流測定値が記録されます。このデータは、圧力トランスデューサのキャリブレーション曲線を生成するために使用されます。

1. 圧力トランスデューサキャリブレーション

このデモンストレーションでは、2.6フィート×3.7フィートの試験区間と25psfの最大動的圧力設定を備えた亜音速風洞を使用しました。風洞試験部に動的圧力を設定するために事前校正された圧力トランスデューサを使用し、色水とスケールを持つ差動U管マノメーターを使用して流体の高さを測定しました(図3)。差動圧トランスデューサ(図4)、標準電圧供給(トランスデューサに電力を供給する)、マルチメータ(トランスデューサからの出力電流を読み取る)も使用され、図5に示す。

図 3.差圧U管の圧力計。

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