1、6 61 1概述概述 流體、氣體壓力測試工作較頻繁，流流體、氣體壓力測試工作較頻繁，流體、氣體壓力大部分是瞬態或沖擊的壓力。體、氣體壓力大部分是瞬態或沖擊的壓力。其延續時間在幾分之一秒至萬分之幾秒，其其延續時間在幾分之一秒至萬分之幾秒，其變化頻率約為幾十赫至幾千赫不等。最大壓變化頻率約為幾十赫至幾千赫不等。最大壓力可達數千兆帕。為此必須根據具體測試對力可達數千兆帕。為此必須根據具體測試對象采用適當的方法。象采用適當的方法。第六章第六章 壓力壓力(力力)的測試的測試壓力（力）測試在選擇測試方法盡量滿足下列要求：壓力（力）測試在選擇測試方法盡量滿足下列要求：1)1)測壓測試系統的頻響要適應被測參數

2、的頻率特性，測壓測試系統的頻響要適應被測參數的頻率特性，使頻率誤差具有足夠小的數值。使頻率誤差具有足夠小的數值。2)2)由于被測壓力值一般較高，所以測壓傳感器及其附由于被測壓力值一般較高，所以測壓傳感器及其附件夾具等，應具有足夠的強度，否則會引起傳感器件夾具等，應具有足夠的強度，否則會引起傳感器破壞。破壞。3)3)測壓傳感器的靈敏度要適中，若靈敏度太高，會影測壓傳感器的靈敏度要適中，若靈敏度太高，會影響整個測試設備的復雜程度和增響整個測試設備的復雜程度和增 加消除干擾的困加消除干擾的困難。難。4)4)測壓傳感器的信號輸出應該是線性的，這對一些測測壓傳感器的信號輸出應該是線性的，這對一些測壓傳感

3、器來說是可以滿足要求的。壓傳感器來說是可以滿足要求的。但必須指出，在但必須指出，在設計傳感器夾具、外殼及夾持方式時，常因沒有考設計傳感器夾具、外殼及夾持方式時，常因沒有考慮這些問題而使線性破壞，從而使壓力的標定和處慮這些問題而使線性破壞，從而使壓力的標定和處理工作復雜化，同時還會引起誤差的增加。理工作復雜化，同時還會引起誤差的增加。壓力可分為壓力可分為: 靜態壓力靜態壓力和和動態壓力動態壓力靜態壓力：靜態壓力：不隨時間變化或變化非常緩慢的壓力。不隨時間變化或變化非常緩慢的壓力。動態壓力：動態壓力：隨時間變化的壓力（如脈動壓力、爆炸沖隨時間變化的壓力（如脈動壓力、爆炸沖 擊波壓力等）。擊波壓力等

4、）。 壓力測量方法壓力測量方法靜態壓力測量：靜態壓力測量： 一般采用壓力表、壓力變送器進行測量。一般采用壓力表、壓力變送器進行測量。壓力的分類壓力的分類動態壓力測量：動態壓力測量： 塑性變形測壓法：塑性變形測壓法：利用銅柱或銅球的塑性變形利用銅柱或銅球的塑性變形 進行測量。進行測量。彈性變形測壓法：彈性變形測壓法：將敏感元件感受壓力而產生將敏感元件感受壓力而產生 的彈性變形量轉換為電量再的彈性變形量轉換為電量再 進行測量。進行測量。 常用壓力檢測儀表常用壓力檢測儀表液液柱柱式式壓壓力力計計彈彈性性壓壓力力計計類別名稱示 意 圖壓力測量范圍 kpa輸出特性動態性質最小最大時間常數/s自振頻率/h

5、z薄膜式平薄膜010010510-510-210104波紋210-110102撓性211102波紋管式波紋210-110102彈簧管式單圈彈簧管010-10106100103多圈彈簧管010-2010510102 壓力壓力( (力力) )的測試方法很多，但比較成熟的的測試方法很多，但比較成熟的方法大致有以下幾種：方法大致有以下幾種： 1)1)塑性測壓法；塑性測壓法； 2)2)應變測壓法；應變測壓法； 3)3)壓電測壓法；壓電測壓法； 4)4)壓阻測壓法；壓阻測壓法； 5)5)電容測壓法；電容測壓法； 6)6)電感測壓

6、法。電感測壓法。 上述測試方法，應用最普遍的是上述測試方法，應用最普遍的是應變應變測壓法、測壓法、壓電壓電測壓法、壓阻測壓法。測壓法、壓阻測壓法。6 62 2應變式測壓法應變式測壓法 應變測壓法，是利用應變式壓力傳感器將壓力信號轉變成應變信號，再通過應變僅將其轉換成電信號并放大輸出給記錄儀器記錄。應變式測壓法適合于在壓力作用時間較長的條件下使用。 應變式測壓傳感器以彈性變形為基礎。被測壓力作用在傳感器的彈性元件上，使彈性元件產生變形，并用彈性應變的大小來表示壓力的大小。由于去載時彈性變形是可以恢復的，所以它不僅能測試壓力的上升段，也可測其下降段，從而反映壓力變化的全過程。彈性測壓法是基于虎克定

7、律，即e應變式測壓傳感器，按其結構可分為：應變式測壓傳感器，按其結構可分為： 膜片式膜片式 薄壁圓筒薄壁圓筒活塞式（柱形圓筒）活塞式（柱形圓筒）被測壓力被測壓力應變式壓力傳感器應變式壓力傳感器壓力標定機壓力標定機電阻應變儀電阻應變儀測量記錄儀器測量記錄儀器應變式壓力測量系統組成應變式壓力測量系統組成1)測壓彈性元件是膜片式的，受壓后膜片變形，測壓彈性元件是膜片式的，受壓后膜片變形，使膜片上的應變片阻值發生與壓力成正比的變使膜片上的應變片阻值發生與壓力成正比的變化。化。 當流體的壓力作用在當流體的壓力作用在薄板上，薄板就會產薄板上，薄板就會產生形變生形變(應變應變)，貼在，貼在另一側的應變片隨之

8、另一側的應變片隨之形變形變(應變應變)，通過橋，通過橋式等測量電路，可以式等測量電路，可以測出與應變相對應的測出與應變相對應的輸出電壓，從而得到輸出電壓，從而得到壓力的大小。壓力的大小。這種傳感器的最大固有頻率可達這種傳感器的最大固有頻率可達30khz的范圍內。的范圍內。 h0rrtrop薄圓板受均勻壓力后的應變分布薄圓板受均勻壓力后的應變分布切向應變:t徑向應變:rtrr0r薄圓板受均勻壓力后的應變方向薄圓板受均勻壓力后的應變方向u 應變分析應變分析 對于半徑為對于半徑為r0沿圓周固定的模片，沿圓周固定的模片，片內任意半徑片內任意半徑 r 處在壓強處在壓強 p 的作用的作用下的應變下的應變(

9、 (膜厚為膜厚為h ) )為為:prreht)(1 (8322022切向應變切向應變( (與半徑垂直與半徑垂直) )只有拉伸只有拉伸prrehr)(220223183徑向應變徑向應變( (指向圓心指向圓心) )可拉可壓可拉可壓( (可正可負可正可負) )h0rrtrop薄圓板受均勻壓力后的應變分布薄圓板受均勻壓力后的應變分布u特點特點0143122200rtpehrrrc,)(，處pehrrart22201830，處)(正應變最大正應變最大pehrrrbrt222001430,)(，處徑向負應變最大徑向負應變最大徑向應變片貼片必須避開徑向應變片貼片必須避開u貼片位置貼片位置 在在t =r的的兩

10、個半徑處分別粘兩個半徑處分別粘貼個于檢測徑向貼個于檢測徑向應變和切向應變的應變和切向應變的應變片，構成全差應變片，構成全差動電橋。動電橋。r1r2r3r400707021rrr.r0r等半徑貼片等半徑貼片r1r2r3r4rr0r222032trrrrtr不等半不等半徑貼片徑貼片同等條同等條件應變件應變較大。較大。亦可選擇亦可選擇r 1 =r 21溫度補償電阻；2接線板；3組合應變片平平膜膜式式壓壓力力傳傳感感器器4膜片；5連接管2)測壓彈性元件是一彈性薄壁測壓彈性元件是一彈性薄壁圓筒，受壓后膨脹，則貼在彈圓筒，受壓后膨脹，則貼在彈性筒上的應變片的阻值產生與性筒上的應變片的阻值產生與壓力值成正比

11、的變化。壓力值成正比的變化。空腔式應變測壓傳感器的固有頻率要受填充在應變空腔式應變測壓傳感器的固有頻率要受填充在應變筒空腔中的油柱的限制。這種傳感器的固有頻率在筒空腔中的油柱的限制。這種傳感器的固有頻率在5至至7khz在的范圍內。在的范圍內。 dd0p筒式壓力傳感器筒式壓力傳感器零應變用于零應變用于溫度補償溫度補償環向應變環向應變p0212ddnpnep;)(3)測壓彈性元件是柱形圓筒，受軸向壓力后，產生測壓彈性元件是柱形圓筒，受軸向壓力后，產生軸向變形。軸向變形。 活塞式應變測壓傳感器主要是通過活塞桿，而活塞式應變測壓傳感器主要是通過活塞桿，而不是通過油脂傳遞壓力的，所以它的固有頻率比較不是

12、通過油脂傳遞壓力的，所以它的固有頻率比較高，一般可達高，一般可達10、15khz。活塞的質量愈輕，活塞。活塞的質量愈輕，活塞桿的剛度愈大，則固有頻率愈高。桿的剛度愈大，則固有頻率愈高。 工作應變片（一片或兩片）沿軸向貼在應變管的中部。溫度補償片可沿應變管周向粘貼。電橋連接方式6 63 3壓電式測壓法壓電式測壓法 壓電式測壓法適合于壓力作用時間短的情況下使用，除了用其測試火藥氣體壓力以外，也可用來測試液體和氣體的壓力。 壓電效應：有一些電介質的晶體，當它們受到機械力的作用而發生變形時，會發生極化，導致晶體表面上出現束縛電荷，所產生的電荷和外力成正比。 可以利用壓電效應把機械量力(壓力)變換為電量

13、電荷(電壓)，這就是壓電測壓傳感器的基本原理。壓電晶體是一種力敏感元件，它可以把力、應力、加速度等機械量轉化為電量以進行非電量的電測。壓電式壓力測量系統組成被測壓力被測壓力壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器壓力標定機壓力標定機電荷放大器電荷放大器電壓放大器電壓放大器測量記錄儀器測量記錄儀器提高靈敏度的方法 在壓電式傳感器中，壓電元件常用兩片或兩片以上組合在一起。由于存在極性，因此有兩種連接方法。1）并聯法 兩壓電片的負極都集中在中間電極上，正電極在兩邊的電極上，這種連接方法稱為并聯。輸出電容c為單片電容的n倍；輸出電壓u等于單片電壓ua； 極板上電荷量q為單片電荷量q的n倍，即 q=nq u=u

14、a c= n ca 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器2)串聯法 正電荷集中在上極板，負電荷集中在下極板，而中間的極板上片產生的負電荷與下片產生的正電荷相互抵消，這種接法稱為串聯。 q=q u=nua c= 3）比較： 并聯接法輸出電荷大，本身電容大（因而接上負載后時間常數大），宜用于以電荷作為輸出量的場合，相對來說允許被測對象變化頻率稍低。 串聯接法輸出電壓大，本身電容小，宜用于以電壓作為輸出量的場合，要求后續電路有較大的輸入阻抗。 壓電傳感器的等效電路壓電傳感器的等效電路 1）測量系統框圖2）等效電路ra為傳感器的漏電阻；cc為連接電纜的分布電容；ri為相連放大器的輸入電阻；ci為相連放大器

15、的輸入電路。3）壓電傳感器的靈敏度 壓電式傳感器的靈敏度有兩種表示方式：電荷靈敏度kq、電壓靈敏度ku。 電壓靈敏度：單位機械量（力）作用時的傳感器輸出電壓值； 電荷靈敏度：單位機械量（力）作用時的傳感器輸出電荷量。 兩者之間關系： 可通過壓電元件（或傳感器）的電容ca聯系起來，有：ackkqu 壓電測壓傳感器是發電型的變換器。壓電效應產生的電荷很少，為保證壓電晶體產生的電荷不會泄漏掉，要重視整個傳感器的電絕緣性能。絕緣零件應當用聚四氟乙烯、聚苯或有機玻璃等高絕緣性能的材料制作。為防止沿表面漏電，零件表面要光潔，在裝配前用汽油、酒精或丙酮、四氯化碳清洗2、3次，并把清洗好的零件在6080的溫度

16、下烘烤一小時。裝配后的絕緣電阻應大于1011歐。 裝配時應當給壓電晶體一定的預壓力，預壓力的大小約25mpa左右。預壓力的作用是消除壓電晶體片、活塞、壓塊之間的間隙，防止壓電晶體因撞擊而受損壞，并可以提高測壓傳感器的固有頻率。（壓電傳感器安裝時要用扭力扳手）壓電測壓傳感器的固有頻率和以下的因素有關：壓電測壓傳感器的固有頻率和以下的因素有關：1 1傳感器的活動零件，如活塞等的質量越小，剛傳感器的活動零件，如活塞等的質量越小，剛 度越大，則傳感器的固有頻率越高。度越大，則傳感器的固有頻率越高。2 2傳感器殼體的剛度越大，零件的緊因性越好，傳感器殼體的剛度越大，零件的緊因性越好， 則固有頻率越高。則

17、固有頻率越高。 壓電傳感器的固有頻率壓電傳感器的固有頻率般可達般可達2525100khz100khz。 壓電測壓傳感器的低頻特性不好，這是壓電傳感壓電測壓傳感器的低頻特性不好，這是壓電傳感器的一個缺點。器的一個缺點。產生這個缺點的原因在于靜電荷產生這個缺點的原因在于靜電荷泄漏。很明顯，壓電傳感器的絕緣電阻也不可能泄漏。很明顯，壓電傳感器的絕緣電阻也不可能是無限大的；測試電路輸入的阻抗也不可能是無是無限大的；測試電路輸入的阻抗也不可能是無限大的，這樣就不可避免的要發生靜電荷的泄漏，限大的，這樣就不可避免的要發生靜電荷的泄漏，破壞了壓力和電量破壞了壓力和電量( (電壓電壓) )之間的正比關系。在測

18、之間的正比關系。在測試快速變化過程時，由于持續時間短，漏電的影試快速變化過程時，由于持續時間短，漏電的影響不大；但是對于緩慢變化的過程，漏電可能產響不大；但是對于緩慢變化的過程，漏電可能產生較大的誤差。生較大的誤差。 1）由于壓電傳感器的輸出信號非常微弱，需將其輸出電信號進行放大才能測量出來； 2）壓電傳感器的內阻抗相當高，不是普通放大器能放大的，需進行阻抗匹配； 3）連接電纜的長度、噪聲對系統輸出有明顯影響。 測量電路測量電路 壓電式傳感器的輸出可以是電壓信號，也可以是電荷信號。當采用電壓輸出信號時，這時把傳感器看作電壓發生器；當采用電荷輸出信號時，這時把傳感器看作電荷發生器。 放大器有兩種

19、形式：放大器有兩種形式： 電壓放大器，電壓放大器， 電荷放大器電荷放大器 兩種放大器的主要區別：兩種放大器的主要區別： 使用電壓放大器時，整個測量系統對電纜使用電壓放大器時，整個測量系統對電纜電容的變化非常敏感，尤其是連續電纜長度變電容的變化非常敏感，尤其是連續電纜長度變化更為明顯；化更為明顯； 使用電荷放大器時，電纜長度變化的影響使用電荷放大器時，電纜長度變化的影響差不多可以忽略不計。差不多可以忽略不計。 1）注意傳感器及連接電纜線的輸出阻抗、防潮防濕；2）傳感器靈敏度的歸一化處理；3）注意電荷放大器的上、下限頻率選擇；4）電荷放大器的 “工作”及“復位”開關的位置；5）要注意全系統的共地。

20、使用注意事項：使用注意事項：6-4 壓阻式測壓法壓阻式測壓法固體受力后電阻率發生變化的現固體受力后電阻率發生變化的現象稱為壓阻效應。象稱為壓阻效應。壓阻式壓力傳壓阻式壓力傳感器是基于半導體材料感器是基于半導體材料(單晶硅單晶硅)的的壓阻效應原理制成的傳感器，就壓阻效應原理制成的傳感器，就是利用集成電路工藝直接在硅平是利用集成電路工藝直接在硅平膜片上按一定晶向制成擴散壓敏膜片上按一定晶向制成擴散壓敏電阻，當硅膜片受壓時，膜片的電阻，當硅膜片受壓時，膜片的變形將使擴散電阻的阻值發生變變形將使擴散電阻的阻值發生變化。硅平膜片上的擴散電阻通常化。硅平膜片上的擴散電阻通常構成橋式測量電路，相對的橋臂構成

21、橋式測量電路，相對的橋臂電阻是對稱布置的，電阻變化時，電阻是對稱布置的，電阻變化時，電橋輸出電壓與膜片所受壓力成電橋輸出電壓與膜片所受壓力成對應關系。對應關系。硅平膜片在圓形硅杯的底部，其硅平膜片在圓形硅杯的底部，其兩邊有兩個壓力腔，分別輸入被兩邊有兩個壓力腔，分別輸入被測差壓或被測壓力與參考壓力。測差壓或被測壓力與參考壓力。髙壓腔接被測壓力，低壓腔與大髙壓腔接被測壓力，低壓腔與大氣連通或接參考壓力。膜片上的氣連通或接參考壓力。膜片上的兩對電阻中，一對位于受壓應力兩對電阻中，一對位于受壓應力區，另一對位于受拉應力區。區，另一對位于受拉應力區。 壓阻式壓力測量系統組成被測壓力被測壓力壓阻式壓力傳

22、感器壓阻式壓力傳感器壓力標定機壓力標定機電壓放大器電壓放大器測量記錄儀器測量記錄儀器被測壓力被測壓力壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓力標定機壓力標定機電阻應變儀電阻應變儀測量記錄儀器測量記錄儀器電容式測壓方法電感式測壓方法6-5 6-5 塑性塑性測壓法測壓法 自自19世紀世紀60年代諾貝爾首次使用銅柱測年代諾貝爾首次使用銅柱測壓器測得膛內火藥燃氣最大壓力后，一百多壓器測得膛內火藥燃氣最大壓力后，一百多年來，古老的塑性測壓法在年來，古老的塑性測壓法在“實用彈道學實用彈道學”領域內一直是膛壓測量的主要的技術手段，領域內一直是膛壓測量的主要的技術手段，至今仍為世界各國采用，究其原因主要是塑至今仍為

23、世界各國采用，究其原因主要是塑性變形測壓法具有以下幾個特點：性變形測壓法具有以下幾個特點：（1）使用方便）使用方便 ；（2）操作簡單）操作簡單 ；（3）不需要破壞武器）不需要破壞武器 。 塑性測壓法具有明顯的經濟性和可靠性優點，因此，在膛壓測量尤其是重武器膛壓測量領域，塑性變形測壓法應還有相當長的技術壽命。 目前常見的塑性測壓器件有測壓銅柱、銅球等。我國過去基本上沿用前蘇聯20世紀40年代以前的銅柱系列，技術落后且測壓范圍很小。在過去的幾個五年計劃中，我國已自行研制了具有中國特色的銅柱、銅球測壓系列，改革了我國引進了多批次、多型號進口測壓器件的混亂狀況。 3.58.75mm錐形銅柱測壓范圍：2

24、0mpa240mpa； 3.58.75mm柱形銅柱測壓范圍：250mpa800mpa； 4.763mm銅球測壓范圍80mpa600mpa。銅柱測壓法銅柱測壓法 銅柱測壓法所用的測壓試件是銅柱。銅柱用含銅量不小于99.97%、含氧量不大于0.02%的純凈電解銅制成。它具有良好的塑性，同一批銅柱的硬度應相同。 銅柱測壓器按銅柱測壓器按其結構和使用其結構和使用方法不同，可方法不同，可分為旋入式測分為旋入式測壓器和放入式壓器和放入式測壓器兩種測壓器兩種 。 塑性測壓器測壓基本方法為：測量塑性測壓器測壓基本方法為：測量時，將測壓器放入彈膛內某位置，火藥時，將測壓器放入彈膛內某位置，火藥燃氣壓力通過活塞作

25、用于塑性測壓器件燃氣壓力通過活塞作用于塑性測壓器件（測壓銅柱、銅球等），使其產生塑性（測壓銅柱、銅球等），使其產生塑性永久變形，為獲得膛壓峰值，需要對銅永久變形，為獲得膛壓峰值，需要對銅柱變形量或銅球壓后高進行定度，即獲柱變形量或銅球壓后高進行定度，即獲得變形量或壓后高與壓力之間的對應關得變形量或壓后高與壓力之間的對應關系，該關系通常表示成數表的形式，稱系，該關系通常表示成數表的形式，稱為壓力對照表。為壓力對照表。 66測壓系統的靜態標定與動測壓系統的靜態標定與動態標定態標定 測壓系統的標定分為靜態標定和動態標定兩測壓系統的標定分為靜態標定和動態標定兩種，靜態標定的目的是確定測壓系統靜態特種，

26、靜態標定的目的是確定測壓系統靜態特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性等。動態標定的目的是確定測壓系統的動態等。動態標定的目的是確定測壓系統的動態特性參數，如頻率響應函數、時間常數、固特性參數，如頻率響應函數、時間常數、固有頻率及阻尼比等。有頻率及阻尼比等。靜態校準靜態校準壓力檢測儀表的靜態校準是在靜態標準條件下壓力檢測儀表的靜態校準是在靜態標準條件下(溫度溫度205，濕度濕度80，大氣壓力為，大氣壓力為76080mmhg，且無振動沖擊的環境，且無振動沖擊的環境)，采用一定標準等級采用一定標準等級(其精度需為被校儀表的其精度需為被校儀表的35倍倍)的校準

27、設備，的校準設備，對儀表重復對儀表重復(不少于不少于3次次)進行全量程逐級加載和卸載測試，獲得進行全量程逐級加載和卸載測試，獲得各次校準數據，以確定儀表的靜態基本性能指標和精度的過程。各次校準數據，以確定儀表的靜態基本性能指標和精度的過程。校準方法校準方法校準方法通常有校準方法通常有兩種兩種： 1.將被校表與標準表的示值在相同條件下進行比較；將被校表與標準表的示值在相同條件下進行比較； 2.將被校表的示值與標準壓力比較。將被校表的示值與標準壓力比較。無論是壓力表還是壓力傳感器、變送器，均可采用上述兩種方無論是壓力表還是壓力傳感器、變送器，均可采用上述兩種方法。一般在被校表的測量范圍內，均勻地選

28、擇法。一般在被校表的測量范圍內，均勻地選擇至少至少5個以上的個以上的校驗點，校驗點，其中應包括起始點和終點。其中應包括起始點和終點。a、b、c截止閥；截止閥；d進油閥；進油閥；1測量活塞；測量活塞；2砝碼；砝碼；3活塞筒；活塞筒；4螺旋壓力發器；螺旋壓力發器；5工作液；工作液；6壓力表或傳感器；壓力表或傳感器；7手輪；手輪；8絲杠；絲杠；9工作活塞；工作活塞；10油杯；油杯；11進油閥進油閥 活塞式壓力校準系統的結構原理活塞式壓力校準系統的結構原理 標定時，以一定的壓力間距逐次增加壓力，記錄下所加的壓力值pi，以及相應的記錄儀器的電壓偏移量vi，標定時所施加的最大壓力應略大于待測壓力的最大值。

29、然后，再逐次減小壓力，記錄下測壓系統記錄儀器的電壓偏移量vi，并重復35次。 測壓系統常用的靜壓發生裝置有：測壓系統常用的靜壓發生裝置有： 活塞式壓力發生器、杠桿式壓力發生器活塞式壓力發生器、杠桿式壓力發生器及彈簧測力計式壓力發生器。及彈簧測力計式壓力發生器。 測壓系統的動態標定測壓系統的動態標定壓力系統動態標定要解決兩個問題：u要獲得一個令人滿意的周期或階躍的壓力源；u要可靠地確定上述壓力源所產生的真實的壓力-時間關系。動態壓力源的分類如下：動態壓力源的分類如下：穩態周期性壓力源，穩態周期性壓力源，如活塞與缸筒、凸輪控制如活塞與缸筒、凸輪控制噴嘴、聲諧振器；噴嘴、聲諧振器；非穩態壓力源，非穩

30、態壓力源，如快速卸荷閥、閉式爆炸器、如快速卸荷閥、閉式爆炸器、激波管及落錘液壓動標裝置等。激波管及落錘液壓動標裝置等。電電磁磁式式正正弦弦壓壓力力發發生生器器機機械械式式正正弦弦壓壓力力發發生生器器穩態校準穩態校準穩態校準穩態校準a1，a2，a3為為壓電式壓力傳感壓電式壓力傳感器，裝在激波管器，裝在激波管的側面，其中的側面，其中a1和和a2特性相同，特性相同，用于測量激波速用于測量激波速度；度； a3是觸發傳是觸發傳感器，感器，ax和和ay為為被校壓力傳感器被校壓力傳感器（激波管掠過側激波管掠過側面的入射激波階面的入射激波階躍壓力和底端面躍壓力和底端面的反射激波階躍的反射激波階躍壓力壓力）；）

31、；b1，b2，b3為電荷放大器。為電荷放大器。 高壓室低壓室 p4 p1 p4 p3 p2 p1 p1 p2 p3 p6 p3 p50 x稀疏波 激波 接觸面 接觸面 接觸面激波 反射激波反射稀疏波反射稀疏波（a）（b）（c）（d）（a）膜片爆破前情況；（b）膜片爆破后稀疏波反射前情況；（c）稀疏波反射后情況；（d）反射激波波動情況動態校準動態校準非穩態校準非穩態校準非穩態校準非穩態校準6-7 6-7 壓力傳感器的安裝問題壓力傳感器的安裝問題 例如，例如，在測量火箭燃燒室的壓力時，要把壓力傳在測量火箭燃燒室的壓力時，要把壓力傳感器齊平地安裝在燃燒室的內壁上是有困難的，感器齊平地安裝在燃燒室的內

32、壁上是有困難的，因為高溫氣流會使傳感器無法正常工作。因為高溫氣流會使傳感器無法正常工作。 通常是用一個直徑為通常是用一個直徑為6 635mm35mm或更小一些的孔道或更小一些的孔道把被測壓力引向壓力傳感器。在測量火箭燃氣流把被測壓力引向壓力傳感器。在測量火箭燃氣流場的壓力時，由于還沒有能承受高速、高溫燃氣場的壓力時，由于還沒有能承受高速、高溫燃氣流的壓力傳感器可供使用，因此就得把壓力傳感流的壓力傳感器可供使用，因此就得把壓力傳感器置于燃氣流場之外，用傳壓管把置于流場中的器置于燃氣流場之外，用傳壓管把置于流場中的壓力探頭和傳感器連接起來。壓力探頭和傳感器連接起來。 在很多場合，壓力傳感器還不能直

33、接、準確地在很多場合，壓力傳感器還不能直接、準確地安裝在需測試的部位，往往需要用連接管道將被測安裝在需測試的部位，往往需要用連接管道將被測壓力引向壓力傳感器。壓力引向壓力傳感器。 測量靜態壓力時，傳壓管對測量精度沒有多測量靜態壓力時，傳壓管對測量精度沒有多大影響。大影響。 測量動態壓力時，管道會使壓力測量系統的測量動態壓力時，管道會使壓力測量系統的動態響應變壞，造成動態壓力測量誤差。動態響應變壞，造成動態壓力測量誤差。如果管道長度比較短，如果管道長度比較短，壓力波在管道中的一階共壓力波在管道中的一階共振頻率遠遠高于被測壓力的頻率，則尚能維持足振頻率遠遠高于被測壓力的頻率，則尚能維持足夠的精度。

34、但是，夠的精度。但是，若連接管道較長，若連接管道較長，管道的共振管道的共振頻率接近甚至低于被測壓力的頻率，則測量結果頻率接近甚至低于被測壓力的頻率，則測量結果就難以致信了。就難以致信了。下面分別討論三種測壓管道系統。下面分別討論三種測壓管道系統。這種形式的傳壓管系統如圖所示，在動態壓這種形式的傳壓管系統如圖所示，在動態壓力測量中是常見的。它是一個諧振系統，其力測量中是常見的。它是一個諧振系統，其固有頻率可按下式計算：固有頻率可按下式計算：式中式中 c聲速聲速(m/s)； l傳壓管長傳壓管長(m)。lcf40一、直管無腔室管道系統一、直管無腔室管道系統直管無腔室管道系統從上式可以看出，傳壓管徑對

35、固有頻率是沒有影響的。從上式可以看出，傳壓管徑對固有頻率是沒有影響的。但是，實際上，隨著傳壓管徑的增加，固有頻率也有但是，實際上，隨著傳壓管徑的增加，固有頻率也有所增大。另外，還應該指出的是，如果管子太細，那所增大。另外，還應該指出的是，如果管子太細，那么由于管壁對空氣質點相對運動造成的粘滯及由粘滯么由于管壁對空氣質點相對運動造成的粘滯及由粘滯產生的吸收效應就增大了。管子越細、頻率越高，則產生的吸收效應就增大了。管子越細、頻率越高，則吸收效應越顯著，壓力波的衰減也就越明顯。根據聲吸收效應越顯著，壓力波的衰減也就越明顯。根據聲波在細管中傳播的特性，為了減少壓力波在傳壓管中波在細管中傳播的特性，為

36、了減少壓力波在傳壓管中的衰減，傳壓管內半徑的衰減，傳壓管內半徑r應滿足以下條件：應滿足以下條件： 式中式中空氣粘滯系數，空氣粘滯系數，1.82210-5(kgms)； 0空氣密度；空氣密度； 動態壓力角頻率。動態壓力角頻率。010r這也是一種較為典型的結構形式，如圖所示。該系統這也是一種較為典型的結構形式，如圖所示。該系統一階固有頻率可按下式計算：一階固有頻率可按下式計算：式中式中 c 聲速；聲速； d 傳壓管內直徑；傳壓管內直徑； l 傳壓管長度；傳壓管長度； v 空腔體積。空腔體積。 由上可知，傳壓管的長度、內徑和空腔體積是決定由上可知，傳壓管的長度、內徑和空腔體積是決定傳壓管系統頻響特性的三個主要結構參數。為了提高傳壓管系統頻響特性的三個主要結構參數。為了提高這種傳壓管道的頻響，就應該盡可能地用較短的傳壓這種傳壓管道的頻響，就應該盡可能地用較短的傳壓管，盡可能縮小空腔的體積，而且在不嚴重影響被測管，盡可能縮小空腔的體積，而且在不嚴重影響被測流場的前提下，適當增加傳壓管的內徑。流場的前提下，適當