资源描述：
《液压爆膜式压力动态校准方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、液压爆膜式压力动态校准方法研究洪国祥孟晓风（北京航空航天大学自动控制系北京100083）摘要本文提岀一种基于液压爆膜原理的压力动态校准方法，理论分析与实验结果表明该方法可以满足液压系统0〜40MP“压力范围、0~2kHz工作频带的压力动态校准要求。关键词动态校准压力阶跃响应ResearchonDynamicPressureCalibrationbasedonHydraulicBlastingFilmHongGuoxiangMengXiaofeng(BeijingUniwrsityof'Aeronautics
2、andAstroruiuti^,Beijing100083China)AbstractInthispaper,akindofpressuredynamiccalibrationmethodaccordingtotheprincipleofhydraulicblastingfilmispr()fx)se(l.Theoryanalysisandexperimentresultsindicatethatthismethodcancontentforthedemandofdynamiccalibrationinth
3、erangeof0〜40MPapressureand0〜2kHzfrequencyband.KeywordsDynamiccalibrationPressureStepresponse•*本文石1翦華喝月收到1引言【2压力传感器在液压伺服控制、工业过程控制等领域应用越来越广泛，其动态特性的好坏直接影响动态测量精度。对压力传感器进行动态校准一方面可以判定压力传感器是否满足动态测试的要求；另一方面借助动态校准结果进行动态补偿可以降低传感器的动态测量误差，展宽其工作频带。压力动态校准装置用的较多的冇激波管和预应力
4、快卸阀门等。但这些装置都有它们的局限性。激波管虽然可以产生上升沿只有零点几微秒的阶跃压力，但它能产牛的阶跃压力较小，一般最大只有1到几兆巴，超过lOMPa的激波管很少，国外采用其它气体代替空气作工作介质，可以把阶跃压力提高到50〜60MPa,但成本较高,工作危险性也大,且建立该装置投资较高,装置占用空间较大。预应力快卸阀门一般阶跃压力为几百兆巴以上，在小工作压力下快速性大为降低。航空液压系统的工作压力为21MPa或28MPa，采用上述方法进行动态校准有很大局限性，因而有必要研究适用于液压系统压力动态校准方法
5、,为此,本文介绍了-•种基于液压爆膜原理的大压力范围负阶跃压力动态校准装置的原理与设计方法，并根据液压流体动力学原理分析推导了该装置的动态特性。图1充汕爆膜压力动态校验装置原理图2工作原理由于液休的体积弹性模量很大,也就是说其可压缩性很小，由薄片密闭的小容积的高压容腔一旦破膜冲出很少的液体，容腔压力即会迅速降到零。根据这个思路可以设计液压爆膜负阶跃压力动态校准装置，其结构原理图示于图lo图中排气孔用于在加压前排除容腔中的空气,加压孔用于连接液压源，破膜刀由激发装置激发破膜。工作时加压孔接活塞压力计，当被测传
6、感器和膜片装好后，活塞压力计先慢慢加压,观察排气孔中有气泡溢出，等到排气孔中无气泡而开始溢出油液时旋紧排气阀，继续加压到需要的工作压力后，关闭截止阀,激发破膜刀破膜产生负的阶跃压力。3特性分析根据流体体积弹性模量瓦的定义：E严需V(0液压油的体积弹性模量一般在1.4x109~2xIO9N/m2之间。假设压力变化从25MPa〜0,则液压油的体积变化最大不超过1.X%,对仔细设计的压力动态校准装置中间容腔容积较小，破膜后只要不到一滴油冲岀，压力即可从25MPa降到零。根据管道流体传动特性估算其动态响应。把破膜压
7、力校准装置的破膜容腔部分抽象为图2,其屮1片为膜片外压力，膜片破口简化为直径为(1长度为I的管道,V为中间容腔体积,1)、为传感器端的压力。v图2压力管道简化作如下假设：(1)管道内流体不可压缩，作为液柱作整体运动。(2)空腔内流休可压缩，但流速及惯性质量忽略不计。(3)管道及容腔的外壁都是刚性的。(4)管道内的流动是层流,其摩擦阻力符合泊肃叶(Poiseuille)定律。在上面的假设条件下，根据流体的连续性和流体动力学特性可以得到下列微分方程：4p]VcPp、.128.alVtlpv_逼乎(lt2+兀E#
8、dl+Pv=Pi这是典型的单自由度二阶系统的微分方程。可以得到图1示暦碎疑的无阻尼固有角频率：系统阻尼比:-cl3VKEap-d2pco„■Cl2con⑷式中V——流体运动粘度(nP/s)*=2P从式(3)和式(4)式可以看出：膜片破口越大叫越大，空腔容积越小妬越大。为了适当增加阴尼比2,应选用粘度卩较大的流体，其次应减小开口直径,但这与提高C0n札
9、矛盾。在上面分析中可以看出，当膜片厚度很薄时，即1=0时，固有
