Измерительные испытательные системы
численное моделирование   /   шум вибрация давление
динамика потоков жидкости и газа
оборудование для краш испытаний   /  метрология
+ 7 (495) 799-90-92
+ 7 (495) 204-18-51
Каталог
Подбор параметров

Сканеры давления

Измерения статических и квазистатических давлений на моделях в аэродинамических трубах или на макете воздушного судна очень важны как для подтверждения расчетных характеристик, так и для выявления возможных непредвиденных явлений в ходе эксперимента. Измерения могут выполняться как с индивидуальными датчиками давления или, более привычно с помощью сканеров давления. Подобные устройства представляют собой небольшой металлический корпус с заключенным внутри набором отдельных чувствительных элементов по давлению (16, 32 или 64 канала). Выводные патрубки на верхней панели сканера подводятся к чувствительным элементам через коллектор давления. Выходные данные датчиков затем мультиплексируются и усиливаются. После этого аналоговые данные чаще всего выводятся на систему сбора данных где сигнал оцифровывается и сохраняется в виде файлов.

 Такие сканеры отлично работают в большинстве ситуаций хотя ихпроизводительность ограничивается рядом факторов. В связи с относительно большим размером системы сбора, требуется проведение большого числа аналоговых и мультиплексирующих линий связи от сканеров, расположенных вовне модели. Это приводит к дорогостоящей операции по проведению огромного количества кабелей. Также ввиду температурных ограничений, современные сканеры необходимо либо прогревать, либо наоборот охлаждать с целью получения достоверных данных испытаний. Также зачастую необходимо калибровать сканеры на месте измерений, для обеспечения точности ввиду нестабильности, присущей датчикам. Компания Kulite предлагает новые сканеры давления (серия KMPS), в которых учтены все упомянутые особенности проведения подобных испытаний.

  В конструкции сканера KMPS-1-64 задействованы чувствительные элементы давления, изготовленные по технологии кремний–на- изоляторе (КНИ), которая с большим успехом применяется в испытательной индустрии уже более 25 лет при температурах, варьирующихся от криогенных до 500°С. KMPS-1-64 имеет четыре модуля давления, каждый из которых содержит по 16 КНИ чувствительных элемента. Каждый модуль также имеет по два 24-битных аналого-цифровых преобразователей (АЦП), установленных возле чувствительных элементов вместе с аналоговымусилителем и мультиплексором. Это позволяет сканеру KMPS-1-64 выводитьданные по давлению уже в цифровом виде, что избавляет от необходимости использования специализированных систем сбора.

  Четыре модуля давления могутбыть извлечены из сканера и заменены по отдельности друг от друга. Каждый модуль давления содержит микросхему флэш-памяти, в которой сохраняются данные о серийных номерах, диапазонах давления и коэффициентах температурной коррекции выходного сигнала для каждого чувствительного элемента. Все это дает возможность пользователю подключить сканер и без дополнительной настройки сразу же начать процесс измерений с его использованием. Необходимость перепрограммировать прибор отсутствует. Модули давления могут содержать чувствительные элементы, измеряющие абсолютное давления, перепад давления (дифференциальный режим), или совмещать и те, и другие. Уникальные производственные методики фирмы Kulite позволяют создавать чувствительные элементы абсолютного давления полностью герметичными, с собственным опорным уровнем вакуума для каждого отдельного элемента, что избавляет от необходимости создания опорного давления извне. Датчики, работающие в режиме перепада, имеют общий для всех канал для подведения опорного давления, соединенный с двумя входными портами на корпусе сканера. Наборные модули давления позволяют пользователю собрать сканер, рассчитанный на несколько диапазонов давления одновременно, в зависимости от решаемой задачи. Прибор может содержать датчики высокого давления, вплоть до 70 бар (в абсолютном режиме) для измерений внутри газовой турбины до датчиков перепада, работающих в зонах низкого давления для измерений давления воздушного потока.

  Другое преимущество сканера KMPS-1-64 перед существующими конструкциями исходит от применения чувствительных элементов КНИ. В связи с широким температурным режимом работы самих элементов, рабочие характеристики сканера охватывают диапазон от -55°С до 125°С. Такой температурный режим позволяет устанавливать сканер в местах прежде недоступных для такого рода оборудования, например, на корпусе турбовентилятора или в сверхзвуковых аэродинамических трубах. Стандартная погрешность сканера составляет 0.1% от полной шкалы во всем вышеуказанном температурном диапазоне. АЦП датчиков сконфигурированы таким образом, чтобы иметь возможность выводить данные по давление и температуре каждого отдельного элемента. Это позволяет проводить индивидуальную температурную коррекцию каждого датчика, вместо использования единого для всех элементов термоплатинового сопротивления или термопары. Таким образом точные измерения гарантированы даже в случае больших температурных градиентов. КНИ элементам присущ высокий уровень выживаемости при высокотемпературных измерениях, так если горячие газы попадают непосредственно на чувствительный элемент с большой долей вероятности датчик перенесет подобные воздействия без изменений метрологических характеристик.


После того, как встроенный микропроцессор сканера проводит компенсацию выходного сигнала по температуре, данные могут выводиться наружу либо через аналоговый мультиплексированный выход или посредством цифровой шины данных. Аналоговый выход может использоваться как со стандартными системами сбора данных, так и для проведения ускоренных испытаний. В настоящее время система KMPS-1-64 поддерживает цифровые выходы RS-485 или Ethernet (TCP, UDP). RS-485 позволяет соединять в цепь несколько сканеров для упрощения подключения к низкопроизводительным системам. Каждый линия RS-485 подключается с помощью витой пары, поэтому требуется всего два провода для подведения питания и два провода для выходного сигнала. Выход Ethernet позволяет подключаться к рабочим компьютерным сетям и обладает высокоскоростными возможностями обмена данными.

Также, как и с многими другими системами сканеров давления, KMPS-1-64 может быть заказан с функцией пневматической очистки каналов. С помощью рабочего давления в 7 бар, небольшой аппаратный узел может
быть перемещен из позиции измерений, когда датчики соединяются с патрубками на верхней панели сканера в позицию очистки, в которой патрубки подключаются к линии высокого давления для продувки каналов и освобождения их от загрязнений. В режиме очистки датчики соединяются с двумя калибровочными входами, позволяя осуществить быструю проверку калибровочных характеристик или выполнить функцию автоматического обнуления в случае датчиков перепада. КНИ датчики обладают высокой стабильностью свойств во времени и по температуре, однако все же рекомендуется проводить периодическую (в основном раз в год) перекалибровку прибора.

Другим вариантом конструкции является сканер KMPS-2-64, который был разработан специально для проведения летных испытаний. В этой конструкции сканер KMPS-1-64 помещается в дополнительный алюминиевый корпус, а каналы давления подключены к единому пневмопорту. Для осуществления функции очистки, в конструкции предусмотрен шаговый двигатель, который запускается по команде, передаваемой цифровым способом. В корпусе также установлен обогреватель, который поддерживает температурный режим в зоне, не допускающей внутреннего обледенения. Фильтр электромагнитного излучения и антистатический фильтр защищают прибор от нежелательных сбоев в жестких условиях проведения летных испытаний.



Сканеры KMPS-1-64 и KMPS-2-64 представляют собой значительный шаг вперед в технологии приборов для измерений статических и квазистатических давлений при летных и аэродинамических испытаниях. Отсутствие необходимости в отдельной системе сбора упрощает подключение сканера, а также уменьшает общие габариты системы по сравнению с существующими аналогами. Расширенный температурный диапазон и гибкий функционал по диапазонам давлений позволяют устанавливать системы в местах, ранее недостижимых для оборудования такого рода.
Назад