數字壓力計PEN-33系列的工作原理分析

發布日期：2024-06-25      瀏覽次數：224

數字壓力計PEN-33系列的工作原理分析

經濟型數字壓力表PEN-33是一款采用應變片轉換方式、兼容所有測量模式的壓力表。






測量原理

經濟型壓力表PEN-33型是一款采用應變片換算方式、兼容所有測量模式的壓力表。 下表顯示了各種測量模式。 壓力是兩個孤立點之間的壓力差，表壓和復合壓力基于大氣壓，絕對壓力基于真空。 在壓力傳感器中，壓力接收元件（膜片）響應于壓力而發生位移，并且該位移被檢測為形成在膜片上的四個應變片的電阻變化。 操作圖如下所示。 當壓力施加到隔膜上時，在中心產生張力，在固定周邊產生壓縮。 當應變計被拉伸時，電阻值因張力而增大，當應變計被壓縮時，電阻值減小，通過電橋連接獲得輸出。 PEN-33型壓力傳感器是一種應變計擴散型傳感器，其中硅基板的正面為受壓面，背面采用半導體技術形成壓力計。 它價格便宜，具有良好的精度和溫度特性，并且具有出色的響應能力。 硅膜片具有與玻璃板相似的特性，因此具有優異的耐腐蝕性能。在壓力模式下，不銹鋼膜片接收壓力，然后通過硅油向膜片施加力。 壓力電信號輸出為微弱電壓，該信號被放大至10V并顯示在一體式數字顯示器上。 壓力表最重要的方面之一是保持長期精度。 下圖顯示了PEN-33模型經過100萬次壓力施加測試后的變化特性。 允許約 ±0.3% 的變化，但這可以通過使用主壓力表進行定期壓力校準來減少。 測研采用JCSS追蹤重量式壓力表，出貨的產品從低壓到400MPa的超高壓都經過校準和校準。

PEN-33-x有內置壓力傳感器型（傳感器內置于壓力表本體中）和外置傳感器型。 如果您重視傳感器的安裝和頻率響應，則使用外部類型將為您提供良好的特性，如果您重視精度特性，我們建議使用內置傳感器類型。 由于響應性根據連接的壓力導管的長度和體積而變化很大，因此我們將通過了解要使用的導管的內徑和長度來提供粗略計算的近似特性。

測量示例

考試名稱

使用PEN-33-C測量HCCI發動機的進氣壓力和進氣流量壓力的示例
（與慶應義塾大學飯田實驗室共同研究）

測量概覽

缸內壓力、進氣壓力、進氣流量和排氣壓力等壓力測量對于基于HCCI發動機等新概念的燃燒研究非常重要。
特別是，有必要檢測在高速的一個發動機循環內發生的這些現象。
利用這些信息，我們可以了解發動機內部發生的異常燃燒、失火等情況，并進行燃燒研究。
使用傳統的壓力測量，不可能測量一個周期內發生的不穩定現象，但 Sokken 通過對管道響應和壓力測量傳感器的研究，使這一點成為可能。
特別地，進氣流量的瞬時測量被認為是重要的關于循環內發生的燃燒的信息。

說明圖



二手設備

氣缸壓力：AVL GM12D傳感器、Tsukasaken SCH-101電荷放大器
進排氣壓力：Tsukasaken PEN-33壓力表（壓力傳感器外部）
進氣流量：Tsukasaken LFE層流流量計、Tsukasaken P7D差壓傳感器、DPC-1差壓放大器

測量結果



結果討論

使用 HCCI 發動機的實際測量示例如下所示。
曲柄轉角表示為720度，測量進氣壓力、空氣流量和氣缸壓力。
進氣壓力由直接安裝在進氣門入口處的擴散式應變儀傳感器測量，進氣流量由直接安裝在進氣口的層流流量計測量，以消除響應延遲。
層流流量計的差壓采用頻率響應、平坦的差壓傳感器，頻率高達約 500Hz。