数字压力计PEN-33系列的工作原理分析

数字压力计PEN-33系列的工作原理分析

经济型数字压力表PEN-33是一款采用应变片转换方式、兼容所有测量模式的压力表。






测量原理

经济型压力表PEN-33型是一款采用应变片换算方式、兼容所有测量模式的压力表。 下表显示了各种测量模式。 压力是两个孤立点之间的压力差，表压和复合压力基于大气压，绝对压力基于真空。 在压力传感器中，压力接收元件（膜片）响应于压力而发生位移，并且该位移被检测为形成在膜片上的四个应变片的电阻变化。 操作图如下所示。 当压力施加到隔膜上时，在中心产生张力，在固定周边产生压缩。 当应变计被拉伸时，电阻值因张力而增大，当应变计被压缩时，电阻值减小，通过电桥连接获得输出。 PEN-33型压力传感器是一种应变计扩散型传感器，其中硅基板的正面为受压面，背面采用半导体技术形成压力计。 它价格便宜，具有良好的精度和温度特性，并且具有出色的响应能力。 硅膜片具有与玻璃板相似的特性，因此具有优异的耐腐蚀性能。在压力模式下，不锈钢膜片接收压力，然后通过硅油向膜片施加力。 压力电信号输出为微弱电压，该信号被放大至10V并显示在一体式数字显示器上。 压力表最重要的方面之一是保持长期精度。 下图显示了PEN-33模型经过100万次压力施加测试后的变化特性。 允许约 ±0.3% 的变化，但这可以通过使用主压力表进行定期压力校准来减少。 测研采用JCSS追踪重量式压力表，出货的产品从低压到400MPa的超高压都经过校准和校准。

PEN-33-x有内置压力传感器型（传感器内置于压力表本体中）和外置传感器型。 如果您重视传感器的安装和频率响应，则使用外部类型将为您提供良好的特性，如果您重视精度特性，我们建议使用内置传感器类型。 由于响应性根据连接的压力导管的长度和体积而变化很大，因此我们将通过了解要使用的导管的内径和长度来提供粗略计算的近似特性。

测量示例

考试名称

使用PEN-33-C测量HCCI发动机的进气压力和进气流量压力的示例
（与庆应义塾大学饭田实验室共同研究）

测量概览

缸内压力、进气压力、进气流量和排气压力等压力测量对于基于HCCI发动机等新概念的燃烧研究非常重要。
特别是，有必要检测在高速的一个发动机循环内发生的这些现象。
利用这些信息，我们可以了解发动机内部发生的异常燃烧、失火等情况，并进行燃烧研究。
使用传统的压力测量，不可能测量一个周期内发生的不稳定现象，但 Sokken 通过对管道响应和压力测量传感器的研究，使这一点成为可能。
特别地，进气流量的瞬时测量被认为是重要的关于循环内发生的燃烧的信息。

说明图



二手设备

气缸压力：AVL GM12D传感器、Tsukasaken SCH-101电荷放大器
进排气压力：Tsukasaken PEN-33压力表（压力传感器外部）
进气流量：Tsukasaken LFE层流流量计、Tsukasaken P7D差压传感器、DPC-1差压放大器

测量结果



结果讨论

使用 HCCI 发动机的实际测量示例如下所示。
曲柄转角表示为720度，测量进气压力、空气流量和气缸压力。
进气压力由直接安装在进气门入口处的扩散式应变仪传感器测量，进气流量由直接安装在进气口的层流流量计测量，以消除响应延迟。
层流流量计的差压采用频率响应、平坦的差压传感器，频率高达约 500Hz。