磁平衡法压力计量方法与装置

活塞式压力计量中,微量的压力变化需要依赖微小砝码,无法实现连续压力变化输出,且自动化存在一定困难。鉴于此,提出了一种基于光机电设计的磁平衡法压力计量方法并进行装置研究,以探索电磁平衡法实现压力计量的可行性。在该装置中,原本用于平衡的砝码重力计量用电子天平代替,无需人为手动加减砝码,直接由天平称量平衡力;另一方面,通过磁斥力方式,调节磁铁对的间距以连续输出计量所需压力,此方法可将手动放置砝码达到平衡的过程转变为天平实时连续读取力值最终实现平衡的过程。在装置设计中,实验分析论证了磁铁对电子天平的示数影响,并通过压力输出测试实验与分析,获得了磁铁间距与磁力输出的精确关系,证明了本文提出并搭建的磁平衡法压力计量方法与装置是有效的,以电磁平衡法替代活塞式压力计中的微小砝码是可行的。

基于有限元分析的活塞压力计形变系数理论计算

基于有限元分析方法,计算了600 kPa气体活塞压力计和500 MPa油介质活塞压力计的形变系数。根据活塞间隙压力分布与间隙形变的耦合关系,采用迭代计算,确定了在某一测量压力下活塞系统的最终压力分布和间隙。在此基础上,计算了在各压力点下的活塞有效面积,并通过最小二乘拟合获得了压力形变系数。基于Python和ANSYS APDL编写了计算程序,研究了参数微调对计算结果的影响,并评估了形变系数计算结果的不确定度。对于600 kPa气体活塞压力计,形变系数的有限元计算结果与简单理论计算结果相差仅0.8%;对于500 MPa油介质活塞压力计,形变系数的有限元计算结果与实验测量值在不确定度范围内一致。

基于螺旋超材料的定向声传感装置的设计

传统定向声传感装置往往依赖于内部电路设计或多传感器复杂算法的方式压制特定方向的环境噪声以提高信号信噪比,其具有较大的体积,并且很难改变指向特性,影响了在实际场景中的使用效果与普适性.基于螺旋超材料设计了一种可重配置的声学传感装置,通过超单元的精巧设计与超结构的应用赋予了单麦克风声学系统良好的定向传感和频率筛选特性.该装置采用单叶片螺旋超单元实现独特频率和方向响应特性.根据声路与等效介质转换理论,螺旋超材料具有周期性峰谷变化的频响特性.通过对螺距的调整,在基频和倍频频段内设计出具有特定频率特性的超单元,可控波长可达到自身长度的15倍.通过有限元仿真以及四传感器透射系数测量系统对超单元的频率透射特性进行了研究和测试,实验结果证明了其峰值频率响应与理论模型相一致.进一步,依据尺寸模型和多模型敏感角度分析,提出了一套超结构的设计方案与实现方法,并且具体制造了一种八角柱形超结构.分析了其中心测点处的声压变化与内外声压场,结果表明:在结构插槽内放入不同峰值频率的超单元,将改变整个超结构的敏感频率;重新排布超单元的排布顺序,将实现超结构指向性的重构.采用自动旋转实验平台对超结构的指向性进行验证,实验结果证明了超结构的定向传感性与仿真结果相一致,并能够通过单元分布的简单重配置实现不同的定向声传感装置.本文提出的设计方法为构建高信噪比的可调定向声采集设备提供了新的可借鉴思路.

液体活塞式压力计校准自动化研究

利用高精度压力传感器,通过理论分析、管路设计、程序编写,研制了1~120 MPa范围液体活塞式压力计校准的自动化装置。对该传感器的线性系数及长期稳定性进行了测试,结果表明:该传感器线性系数与1的偏差小于±4×10^(-4);通过与传统校准方法的比较,验证了该装置应用于中国计量科学研究院(NIM)压力基准量值传递工作的可靠性;应用该装置对起始平衡法和直接平衡法两种校准方法的结果进行了比较,验证了两种方法的一致性。应用该自动化装置校准液体活塞式压力计有效面积的相对扩展不确定度为32×10^(-6)(k=2),其形变系数的扩展不确定度为1.8×10^(-7)/MPa(k=2),校准所需时间比传统方法大幅度减少。

抗(耐)震压力表校准装置系统设计

为了构建模拟抗(耐)震压力表真实工况的校准环境,按照SY/T 6817—2010《抗(耐)震压力表校准方法》设计制作了校准装置。首先,在被检表量程的30%~40%之间确定一个检验点,采取气驱液预压泵产生检验点基准压力;然后,利用杠杆梁变幅机构带动液压缸活塞往复运动来产生正弦波脉动,脉动范围限定在基准压力值和高压值之间,实现10%的正弦波脉动幅度,脉动频率为(60±5)次/min;最后,将液压管路引到综合振动台并连接到被检表活接头上,对被检表进行液压脉动和电磁振动试验。设计和试验结果表明:研制的校准系统具有脉动频率和幅度设定方便,输出稳定的正弦波脉动波形,整体控制精度优于0.1%,符合校准方法要求。系统通过工控机采集卡自动控制,控制精度高,显示屏显示界面明晰,操作方便,适合于试验室、检定室校准抗(耐)震压力表使用。

0.05级数字压力计测量审核实例及不确定度评定

为验证实验室校准能力,保证实验室能够维持既有检测校准水平,同时为量值传递过程的可靠性和有效性提供依据,实验室制定了验证实验室标准装置能力的测量审核计划。中国航发沈阳发动机研究所向中国合格评定国家认可委员会授权的主导实验室提出申请,实施实验室间能力验证实验,即测量审核。本次测量审核的样品为数字压力计。

多功能压力综合校准装置研究

为了解决飞机地面试验中压力测量设备需校准的数量多、量程分散、介质种类特殊且繁多等问题,对压力测量设备校准原理及方式进行理论分析,设计一种集成了多通道、多量程范围、多介质于一体的压力综合校准装置,该装置具有全自动控制、数据采集及处理功能。经过多个飞机型号研制过程的应用验证,该装置设计合理,切实解决了飞机地面试验压力测量设备的校准需求,提高了校准效率,取得了较好的应用效果。

基于双向流固耦合技术的活塞式压力计研究

针对传统实验研究无法控制单一变量的不足,基于双向流固耦合技术,建立了1000 MPa简单型活塞式压力计的三维旋转模型,研究流体介质的黏度、活塞杆弹性模量以及活塞间隙对活塞式压力计压力量值复现的影响,结果表明:流体从活塞底部入口至出口的过程中,其流体压力先是近似线性快速下降至平衡压力的30%左右,再经过小范围的压力波动,最后近似线性缓慢降压至出口压力零;活塞杆弹性模量越大,流体黏度越小,活塞间隙越小,其活塞杆收缩量就越小;活塞杆弹性模量越大,流体黏度越大,活塞间隙越小,其活塞有效面积就越大,且流体黏度增大1倍,其有效面积最大增加约1.3%,对活塞有效面积影响最大,活塞杆弹性模量增大至10倍,其有效面积最大增加不足0.04%,活塞杆弹性模量对有效面积影响最小。

压力动态绝对校准方法研究

该文介绍了落锤液压动标装置的工作原理及其主要功能 ,分析了现有校准方法存在的问题。为提高校准系统的基本精度 ,提出了一种压力动态绝对校准方法 ,即用价格低、精度高的测力传感器取代测压传感器 ,实现压力动态绝对校准。文中分析了采用压力动态绝对校准的意义 ,介绍了实施方法 ,从理论上阐明了该方法可提高校准精度 ,通过实验证明了该方法的可行性。

1500MPa可控间隙活塞式压力计研究

研制成功了可控间隙的1 500 MPa活塞压力计。压力计的活塞采用了精密的研磨工艺,其圆柱度达到0.1μm;增压器的密封采用局部面积不支撑原理,密封性能良好,工作寿命大于600小时;活塞转动机构采用力偶式弹性推力筒,砝码的晃动量小于1 mm;高压管路密封件采用80°锥核,密封性能很好。在特性试验中还对活塞下降速度与外套压力的关系、外套压力与测量压力的关系以及套筒特征参数的变化规律作了仔细研究。压力计的准确度达到0.02级,灵敏阈为0.03 MPa,年稳定性为0.01%,现已被批准作为超高压力国家基准。

合金薄膜电阻应变式压力传感器的研究进展

综述了合金薄膜应变压力传感器的现状、发展趋势、技术关键及应用情况。合金敏感薄膜电阻在应变压力传感器上的应用克服了粘贴式应变压力传感的缺点,使压力传感器结构更精细,性能更优越,适应各种恶劣环境测量压力的要求。

CCM．P—K13传递标准的有效面积和形变系数及不确定度分析

介绍了500MPa表压国际关键比对（CCM．P-K13），其传递标准是名义有效面积为2mm。的活塞式压力计。通过压力平衡实验，测量了传递标准在10个压力点下的有效面积值。不同压力下的有效面积具有不同的不确定度，而且有一定的相关性，采用考虑了异方差和相关性的一般化最小二乘法计算了传递标准零压下的有效面积和压力形变系数，分析了它们的不确定度。

高压技术在生物科学及相关领域中的研究与应用

压力是支持与发展生物科学与技术领域中应用的一个基本的因素。本文简述了高压技术在国内外生物科学与技术领域的应用发展及其研究现状,以及其在生物学相关领域(食品科学、药剂学、生物化学、细胞生物学、分子学、物理化学以及工程学)等基础学科与纯科学的一系列拓展研究。

双腔负压法用于激波管动态压力校准

针对激波管中使用双腔负压法以获取微小阶跃压力进行了研究。使用北京长城计量测试技术研究所的＋100mm激波管以及专门设计的附加装置，对绝压与微压传感器进行了校准实验，实验数据表明在激波管上使用双腔负压法与薄纸膜片能获得小于2kPa的微小反射激波阶跃压力，上升时间与平台持续时间等各项指标也都符合国家检定规程的要求，扩展了现有激波管的技术能力。比较了不同静态压力和动态幅值情况下压力传感器激波管校准结果，谐振频率和阻尼比系数都随压力增大而增大，这在实际校准和使用中是一个值得注意的问题。

激波管管长对阶跃压力波形的影响分析

激波管作为动态压力校准装置,其产生的阶跃压力幅值大小,以及平台时间是对阶跃压力进行测量校准的重要指标。基于理想情况下,选择管腔内气体介质为空气,通过理论分析得到了使得阶跃平台时间最长的高低压腔长度比优化设计方案。在考虑由实际激波管管腔内的黏性所导致的激波衰减情况时,通过仿真方式对理论结果进行误差分析,得到理想情况下与实际的偏差度。结果表明,在有黏情况下压力幅值随距离增加而逐渐减小,同时入射激波的马赫数在底端面附近呈线性衰减,衰减系数随马赫数增加而增大,而在入射激波马赫数相同时,低压腔越长,底端面附近位置处的衰减系数越小。同时利用仿真结论对实验测量计算马赫数结果进行修正,减小底端面位置处的真实值与实验计算值之间的误差。

基于模糊逻辑的嵌入式飞机大气数据传感器测量位置优化设计

嵌入式飞机大气数据系统与传统的探头式系统相比,在气动、隐身和总体布局等方面具有明显优势。为了提高系统的探测准确度,需要对系统中的传感器测量位置进行优化设计。文中以模糊逻辑为理论基础,结合大气数据的基本探测原理,设计了用于对嵌入式大气数据系统中传感器测量位置进行优化设计的方法。通过算例分析,验证了优化方法的合理性。最后,简要概述了该优化设计方法的研究结论。

10 kPa气体活塞式压力计计量性能测试研究

用FPG8601型活塞式压力计作为标准器,对一台测量范围为1.2~10 kPa的气体活塞式压力计的活塞有效面积和鉴别阈进行了测试研究。介绍了标准器的特点和溯源方法,对被测器需要进行全量程测试的必要性和测试程序进行了阐述。测试覆盖了包括被测器测量下限在内的5个不同压力点,计算得到其活塞有效面积的平均值为9.77371 cm^(2)。通过在被测器活塞上加放不同质量的小砝码,读取标准器相应的压力变化来对被测器鉴别阈进行测试,反映出鉴别阈优于5 mg,相对于测试点而言优于2×10^(-5)。对各测试点活塞有效面积的不确定进行了评定,结果显示相对扩展不确定度不超过9.4×10^(-5)。

水下仪器压力补偿用波纹膜片性能分析

以水下压力传感器为研究对象,分析了波纹膜片的压力补偿机理,基于液体的可压缩性,提出了一种分析波纹膜片压力补偿性能的方法,推导出传感器工作水深与波纹膜片的补偿体积以及内外压差之间的关系式,并给出了内外压差的计算流程,为压力补偿用波纹膜片的分析和设计提供依据。对相同材料和尺寸的波纹膜片与平膜片的压力补偿性能进行了分析,结果表明存在一个衡量两种膜片压力补偿性能的水深临界值,当水深大于该临界值时,波纹膜片的压力补偿性能优于平膜片。

压力开关自动校准方法研究

为了解决由压力开关检测时间延迟所引起的测量误差,设计了一种基于压力开关切换误差的循环逼近比较的自动校准方法。研究影响压力开关自动校准的机理,构建循环逼近比较模型,确定了压力开关的切换误差与压力变化率的函数关系;通过模型方案,搭建自动校准系统,利用闭环反馈,实时调整压力变化率,获取切换值。实验结果表明:该自动校准方案减小了校准过程中压力变化率和延迟时间的影响,测量重复性提高了50%。

基于动网格技术的正弦压力研究

正弦压力是一种典型的周期性动态压力标准信号,而正弦压力发生器正是产生正弦压力信号的关键。以转盘式正弦压力发生器为例,采用动网格技术、Reynolds-averaged Navier-Stokes方程和Spalart Allmaras湍流模型,对不同的压力发生腔尺寸和工作频率进行三维瞬态流场的数值仿真。结果表明:工作频率不变时,正弦压力动静幅值比和谐波失真度随腔体宽度增大而减小,压力均值随腔体宽度增大而增大;腔体宽度不变时,正弦压力动静幅值比随工作频率增大而减小,压力均值随工作频率增大而增大,谐波失真度呈现先减小后增大的规律;通过动网格数值仿真技术,能有效实现正弦压力研究中各种模型结构的效果预测。