一、需求分析:
流体力学压力脉动测试
二、系统组成
1、微型动态压力传感器
2、信号调理器
3、数据采集仪
4、数据分析软件及电脑
三、系统组件简介
1、微型动态压力传感器:根据需求描述,选择CYG505或CYG506微型水工脉动压力传感器,该型号传感器具备以下特点。
①尺寸小,基本不影响被测流场,适合多位置布置测点;采用MEMS压阻式高灵敏度芯片,具备200kHz以上的固有频率;准齐平封装,尽可能减小管腔效应带来的信号衰减与延迟,有效使用频率高达20kHz,微秒级快速响应,满足水流经过断面的瞬间压力测量。
②外形有探针(光杆)型和螺纹型两种,端面为感压面,开孔受压;探针型直径5mm或6mm,采用胶粘(一般用硅胶)方式安装;螺纹型为M6X0.75或M8x1。
③参考压力通过线缆中的导气管与大气相同,满足大气环境下的表压测量要求;采用IP68最高等级防水线缆连接,适应水动力测试领域的防水密封要求。
④传感器参数:
量程:±2kPa~1000kPa之间可选(此项参数由使用方确定); 精度:0.5%;
动态频响:20kHz; 反应时间:μs级别;
供电及输出:24VDC/0.1~5V;
出线方式:IP68防水直出,末端航插与信号放大器相连。
2、信号调理器(放大器):传感器输出微弱的毫伏信号,易受外界干扰、不便读取及数据处理;信号调理器用于将该信号进行放大为0.1~5V的标准信号、滤波降噪等。为满足高频动态要求,信号放大电路须具备高频特性,采用20KHz带宽高频电路。放大器外壳采用铝合金材质,小巧轻便,四角设计有固定孔位,便于施工时固定,表面氧化处理,增强抗腐蚀能力。
“传感器+信号放大器”整体外形图如下:
3、数据采集仪(以8通道同步数采为例):用于将经过信号处理的数据进行采集、转换、缓存并上传至终端(笔记本)。数采仪接市电输入220VAC,输出24VDC给传感器供电;满足同时给8支传感器及数采仪供电的要求;根据该测试工况选择USB仪器式数采,推荐参数如下:
①接口形式:USB;可移动、便携、即插即用。
②AD分辨率:16bit;
③采样速率:每通道200kHz(采集仪采样速率一般要求为传感器频率的5~10倍),接8只传感器,满足试验采样要求。
④通道数:根据传感器配置数量,按8通道(可同时采集8个测点数据)。外形图如下:
4、数据分析软件及电脑:用于将采集数据进行存储、分析、处理;支持数据导出、数据回放、波形分析。推荐电脑(工控机、笔记本)配置如下:
①CPU:酷睿i3以上;②内存:4G以上
③硬盘:500G或更高;④操作系统WindowsXP、Win7等
软件界面如下图:
四、系统集成
1、防水问题:传感器探头至信号放大器输入段(放大器航空插头之前)为IP68防水设计,可完全浸泡于水中;插头部分、信号调理器、输出段、数据采集仪、电脑都不可泡水,防水溅。
2、传感器与信号调理器连接:由于每支传感器的原始特性都会有细微区别,信号调理器针对传感器的不同特性进行调理,因此具备一一对应关系,不可互换,出厂时在传感器和对应信号调理器外壳标注有统一编号避免混用。
3、系统组件连接:无需接线,采集仪接室内220V插座(机箱背面有插头);传感器与采集仪用航插插拔式连接;传感器与试验工装(管道)螺纹连接。
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