압력 변환기: 피트 정압관을 사용한 보정

동적 압력을 측정하기 위해 U-튜브 기마계의 각 다리는 피토 정적 튜브의 정적 및 총 압력 포트에서 알 수없는 압력에 연결됩니다. 결과 차이는 다음 방정식에 의해 제공됩니다.

(1)

이는 U-튜브 기마계의 열 높이 차이를 변환합니다. 압력 또는 동적 압력의 이러한 차이는 식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

(2)

_물의 밀도(U-튜브 기마계의 유체)인 경우, g는 중력으로 인한 가속이며, _h기계는 U-튜브 기마계의 기둥 높이의 차이이다. 경우에 따라, 기마계는 챔버의 유체의 양이 부족하고 높이의 오프셋, h_off로인해 오프셋을 가질 수 있으며, 위의 방정식에서 다음과 같이 설명되어야 합니다.

(3)

압력 트랜스듀서는 절연체(도2)로분리된 두 개의 전도성 플레이트로 구성된 커패시터의 작동 원리를 기반으로 합니다.

그림 2. 커패시터(A) 및 커패시턴스 압력 변환기(B)의 회로도.

정전 용량은 방정식을 사용하여 측정됩니다.

(4)

μ 재료의 유전체 상수인 경우 A는 플레이트의 영역이며 d는 플레이트 사이의 간격입니다. 커패시턴스 압력 트랜스듀서에서 전도성 플레이트 중 하나가 도 2에도시된 바와 같이 유연한 전도 다이어프램으로 대체된다. 압력이 가해지면 다이어프램이 편향되어 d가 변경되어 커패시턴스가 변경됩니다. 트랜스듀서의 전자 장치는 커패시턴스의 해당 변화에 대한 특정 전압 변화를 생성하도록 보정되며, 이는 주어진 적용 된 압력에 대한 전류를 측정하는 데 사용할 수 있습니다.

다음 상수는 분석에 사용되었다 : 물 밀도, θ_물: 61.04 파운드 / 피트^3; 중력으로 인한 가속, g: 32.15 ft / s^2; 및 기마계 오프 셋, h_오프 = 0.8 인치. 동적 압력을 증가시키고 감소시키는 기마계 데이터의 변형(계측기 오프셋에 대한 수정 안)은 그림 7에표시됩니다. 도 8은 방정식 3을 사용하여 계산된 기마계 압력에 대한 트랜스듀서 전류 판독값의 플롯을 보여 주어 있습니다.

압력 변환기에 대한 교정 곡선을 얻기 위해 두 개의 선형 곡선이 각각 증가및 감소하는 데이터 점을 통해 장착됩니다. 해당 선형 맞춤 방정식은 다음과 같습니다.

(5)

(6)

증가 및 감소 곡선에 대한 방정식은 거의 유사하며 그림 8에서관찰된 대로 두 곡선이 서로 정렬됩니다. 따라서 압력 변환기가 히스테리시스가 없다고 추론할 수 있다. 전류와 압력(수학5 또는 6)과 관련된 단일 교정 방정식은 트랜스듀서에 사용될 수 있으며, 따라서 모든 미래의 압력 측정을 위해 부피가 큰 U-튜브 기미터 시스템을 사용하는 필요성을 제거한다.

그림 7. 풍동 동적 압력으로 기마계 유체 높이의 변화. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 8. 압력 변환기의 교정 곡선입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

전기 기계 변환기는 부피가 큰 측정 시스템의 일부에 대한 인기있는 대체이다. 그러나 효과적인 실험 도구가 되기 위해서는 표준화된 측정 장치를 사용하여 트랜스듀서를 정기적으로 보정해야 합니다. 본 실험에서, 상용 정전용량형 전기기계압 트랜스듀서는 아음풍동에서 의 동적 압력 조건의 범위에 대해 트랜스듀서에 의해 생성된 전류 신호를 U-튜브 기노미터의 압력 측정과 비교하여 보정하였다. 결과는 트러스터의 전류 신호와무시할 수 있는 센서 히스테리시스를 가진 압력 사이에 선형 관계가 존재한다는 것을 보여주었습니다. 트랜스듀서 전류 출력과 압력과 관련된 단일 교정 방정식이 얻어졌다.

최신 전기 기계 측정 시스템은 실험 데이터 수집을 자동화하는 경로를 제공하며 데이터 모니터링 및 분석을 위해 실시간 정적 및 동적 시스템에서 사용할 수 있습니다. 그러나 이 실험에서 입증된 것과 같은 적절한 교정 관행은 사용자가 상기 센서를 사용하여 정확하고 반복가능한 데이터를 얻을 수 있도록 도와야 합니다.