锰铜高压传感器的研究及温度补偿方法

发布时间：2019-09-27 00:27

【摘要】：高压传感器是测量高压介质压力的必要手段,在静高压领域常采用机械式、压电式、压阻式、应变式高压传感器测量压力。基于压阻效应的锰铜传感器具有线性好、灵敏度高、压阻系数大的特点,很早就应用于高压测量,特别是动高压测量。为实现高温下静高压测量,本文研究了锰铜合金的压阻特性、温度特性,探究了锰铜合金应用于静高压测量的可行性及高温补偿方法。本文从传感器设计、实验研究、温度补偿等三个方面展开对锰铜高压传感器的研究。设计了传感器敏感元件及总体结构,搭建了完备的实验系统对传感器的压阻特性、温度特性进行了深入研究,完成了传感器的标定及参数测算,并推导出简易有效的温度补偿模型。为提高补偿精度采用了基于RBF神经网络的温度补偿方法,并编写了基于Labview的软件补偿程序,实现了传感器在500MPa以内、120℃以下的自动补偿功能,平均相对误差为1.89%。本文主要的工作有:(1)根据国内外关于锰铜高压传感器的研究成果,分析了丝式结构锰铜传感器应用高温下静高压测量的可行性。对传感器结构进行了设计,其中包括壳体设计、强度设计与分析、密封设计、敏感元件的设计及工艺等,并对传感器结构进行了可靠性验证与改进。(2)搭建了静高压实验系统,其中包括压力系统、温度系统、数据采集系统,以开展传感器的压力、温度特性研究。充分考虑了压致升温、静压管道延迟效应对实验数据的影响,改进了实验装置使实验数据更加准确可靠。对传感器进行了常温下的压力标定实验,测算了传感器线性、灵敏度、精度误差等静态指标,并编写了基于Labview的虚拟仪器采集程序。(3)利用温度实验系统对传感器温度特性进行研究,探究了锰铜合金在压力、温度共同作用下的响应特性。采用了数学补偿模型及RBF神经网络补偿法对传感器进行温度补偿,结合Labview温度补偿软件程序,实现了传感器的在线自动补偿。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212

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本文编号：2542391