本文選題：壓力傳感器　切入點(diǎn)：動(dòng)態(tài)測(cè)量　出處：《中北大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程實(shí)踐等領(lǐng)域越來(lái)越多地要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量,要求深入地了解許多瞬態(tài)過(guò)程中壓力的變化規(guī)律。壓力傳感器是壓力測(cè)試系統(tǒng)的核心部件,其動(dòng)態(tài)特性決定著整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。本文主要研究壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)構(gòu)建了正弦壓力動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、正弦壓力發(fā)生器、信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)、參考傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。利用LabVIEW設(shè)計(jì)了正弦壓力動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)所采集數(shù)據(jù)的讀取、顯示和分析。針對(duì)PCB公司113B38系列某壓電式壓力傳感器,通過(guò)正弦激勵(lì)比對(duì)了該傳感器和參考傳感器的特性,并得到了該傳感器在相同壓力不同頻率點(diǎn)處的波形相對(duì)失真度。波形相對(duì)失真度在0.4Hz時(shí)為34.74%,在1kHz時(shí)為0.61%。通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)正弦壓力動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)在100Hz~5kHz范圍內(nèi)的5個(gè)頻率點(diǎn)的不確定度進(jìn)行了分析。(2)為了研究壓力傳感器的高頻動(dòng)態(tài)特性,本文在激波管動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上對(duì)ENDEVCO公司8530C系列某壓阻式壓力傳感器和PCB公司113B26系列某壓電式壓力傳感器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),獲取了傳感器的上升時(shí)間、超調(diào)量、動(dòng)態(tài)靈敏度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)這些時(shí)間域指標(biāo)的動(dòng)態(tài)重復(fù)性進(jìn)行了分析,計(jì)算的動(dòng)態(tài)重復(fù)性最大為12.22%。運(yùn)用改進(jìn)的最小二乘算法分別建立了8510C系列和8530C系列某傳感器的數(shù)學(xué)模型,估計(jì)了其工作頻帶、通頻帶等頻率域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)頻率域動(dòng)態(tài)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)重復(fù)性進(jìn)行了分析,計(jì)算的動(dòng)態(tài)重復(fù)性最大為3.85%。(3)針對(duì)瞬態(tài)壓力測(cè)試中傳感器動(dòng)態(tài)特性不足的情況,在研究零極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)補(bǔ)償濾波器理論的基礎(chǔ)上,對(duì)上述8510C和8530C系列的兩支傳感器進(jìn)行了補(bǔ)償。其±2%幅值誤差的工作頻帶由之前的14.85kHz和34.55kHz拓寬到104.1kHz和188.2kHz。通過(guò)對(duì)壓力傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的研究,可以較好地了解傳感器低頻、高頻以及較完整的幅頻特性,同時(shí)驗(yàn)證了傳感器動(dòng)態(tài)特性補(bǔ)償方法的有效性。
[Abstract]:With the development of science and technology, more and more dynamic pressure measurement is required in the fields of scientific research, technology development and engineering practice.The pressure sensor is the core component of the pressure test system, and its dynamic characteristics determine the dynamic performance of the whole system.This paper mainly studies the dynamic characteristics of the pressure sensor, the specific research contents are as follows: (1) the sinusoidal pressure dynamic experimental system platform is constructed. The experimental platform is composed of pressure regulation system, frequency regulation system, sinusoidal pressure generator, signal conditioning system, the experimental platform is composed of pressure regulation system, frequency regulation system, sinusoidal pressure generator and signal conditioning system.Reference sensor and data acquisition system.The application software of sinusoidal pressure dynamic experimental system platform is designed by using LabVIEW, which can read, display and analyze the collected data.For a piezoelectric pressure sensor of 113B38 series of PCB Company, the characteristics of the sensor and the reference sensor are compared by sinusoidal excitation, and the relative distortion of the waveforms of the sensor at the same pressure and different frequency points is obtained.The relative distortion of the waveform was 34.74 in 0.4Hz and 0.61in 1kHz.In order to study the high frequency dynamic characteristics of the pressure sensor, the uncertainty of five frequency points in the 100Hz~5kHz range of the sinusoidal pressure dynamic experimental system is analyzed by repeated experiments.In this paper, the dynamic calibration experiments are carried out on the platform of shock tube dynamic experimental system for a piezoresistive pressure sensor of ENDEVCO 8530C series and a piezoelectric pressure sensor of 113B26 series of PCB company. The rise time and overshoot of the sensor are obtained.Dynamic performance index such as dynamic sensitivity.The dynamic repeatability of these time domain indexes was analyzed by repeatability experiment, and the calculated dynamic repeatability was 12.22%.By using the improved least square algorithm, the mathematical models of a certain sensor of 8510C series and 8530C series are established, and the dynamic performance indexes in frequency domain, such as frequency band and passband, are estimated.The dynamic repeatability of dynamic index in frequency domain is analyzed by repeatability experiment. The calculated dynamic repeatability is 3.85%.On the basis of studying the theory of zero pole collocation compensation filter, the two sensors of 8510C and 8530C are compensated.The working band of 鹵2% amplitude error is widened from 14.85kHz and 34.55kHz to 104.1kHz and 188.2 kHz.Through the research of the dynamic characteristic experiment and the dynamic compensation method of the pressure sensor, the low frequency, high frequency and complete amplitude-frequency characteristics of the sensor can be better understood, and the validity of the compensation method of the dynamic characteristic of the sensor is verified.
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

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本文編號(hào)：1720803