应用案例
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动态压力测量案例 ——磁悬浮列车空气动力学性能试验
- 分类：高速铁路
- 作者：
- 来源：
- 发布时间：2019-07-26 12:13
- 访问量：59
【概要描述】动态压力测量案例——磁悬浮列车空气动力学性能试验
动态压力测量案例 ——磁悬浮列车空气动力学性能试验
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- 分类：高速铁路
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一、试验内容
磁悬浮列车空气动力学性能试验，是在磁悬浮列车以不同的速度运行时，测量表面压力的分布情况以及在两列车交会时对压力波的测量。从空气动力学的角度分析列车是否满足设计的要求。
试验分别是在200、300、430km/h的速度等级下进行。为保证数据的可靠性，同一试验工况进行3次以上重复测试。
二、系统介绍
2. 1 测试系统组成
整个系统由被测对象（磁悬浮列车）、传感器、高速动态测量系统组成。其中，传感器采用Endevco的压阻式动态压力传感器8515C-15；高速动态测量系统选用的是Synergy高速动态数据采集记录分析系统。
试验过程中，Synergy高速动态测量系统采集记录各个测点传感器测得的压力数据信息，并对数据进行在线和事后分析处理。
2. 2 传感器介绍
试验中选择的是Endevco压阻式压力传感器8515C-15，该传感器以四个扩散型硅应变计作为四个有源臂的微细结构硅膜片组成传感器的核心，因此它具有很高的灵敏度和极宽的频率响应；重量仅为0.08g，体积小，直径6.35mm，厚度只有0.76mm；因为其很薄的片状结构设计，对于流动场影响小，所以可以满足诸如风洞或飞行试验等测量表面压力的许多特殊测量环境的要求。
传感器的主要技术参数如下：
动态特性
灵敏度：13.3 mV/psi typ 量程：0～15 psia
谐振频率：180 kHz
非线性：0.2% FSO typ 非重复性：0.1% FSO typ
滞后性：0.1% FSO typ
零点输出：±20 mV max
零点热漂移：2.5% FSO max 灵敏度热漂移：3% max
热瞬态响应：0.003 psi/ ℉ 闪光响应：0.25 psi
加速度灵敏度：0.0002 psi/g 隔膜爆裂压力：75 psia min
电气特性
满量程输出：200 mV typ at 10.0Vdc
激励电压：10 Vdc
输入电阻：2700 ohms typ
输出电阻：1500 ohms typ
绝缘电阻：100 megohms min at 50 Volts
环境特性
温度范围：-54℃ ～ +121 ℃
振动极限：1000g
加速度极限：10 000g
冲击极限：10 000g
2. 3 传感器安装及注意事项
考虑到试验的实际情况，传感器采用3M胶带直接贴在磁悬浮列车表面。为了减弱强磁场对测量信号的干扰，使用传感器专用的屏蔽线缆，屏蔽层单端接地，与列车电源地相连。
8515C-15薄片式压力传感器外形结构示意图
8515C-15压力传感器粘贴操作步骤：
1、清洁粘接面：先用正常方法清洗被测物表面以及传感器安装面上的污物及杂质，再用纱布及工业无水乙醇擦拭；使被测物表面及传感器安装面光滑平整、干净，以便增大安装面积和保证粘接牢固。
2、贴双面胶：待传感器安装表面清洁及干燥后，在传感器安装面上贴上双面胶，双面胶的长度要略长于传感器及扁平线缆的长度。同时要保证双面胶平整，均匀。
3、粘接传感器：将准备好的压力传感器下表面粘接在双面胶上。轻压传感器上表面边缘及扁平线缆，只要保证粘接牢固即可，切忌过分用力、利器压紧或传感器及扁平线缆连接处受力。
4、单面胶加固：裁剪适当长度的单面胶带，一端用直径5mm的打孔器打孔，将单面胶覆盖于已粘接在双面胶上的传感器及扁平线缆上。单面胶带上的孔刚好覆盖传感器上表面边缘，并露出感压孔。传感器顶端及其后扁平线缆处用单面胶带加固。
5、信号线的固定：信号线的固定也是测试的另一个关键环节，既要保证信号线和传感器之间不受外力，又不能影响被测气流的品质。扁平线缆必须用双面胶和单面胶带沿流线方向平整固定在被测物表面。传感器专用屏蔽线缆用单面胶带沿流线方向平整固定在被测物表面。如信号线比较长，中间可以根据需要用单面胶带加固。
8515C-15薄片式压力传感器现场粘贴图
8515C-15压力传感器拆卸操作步骤：
1、沿信号线方向剥离单面胶带纸，然后再从双面胶上轻取下传感器，切忌使用金属利器撬起传感器，不允许传感器和扁平线缆之间受外力。
2、整理好信号线后，再及时将传感器放入产品包装盒，以便下次继续使用。
其他注意事项：
1、在焊接专用屏蔽线缆时，需按普通电工接线要求可靠剥离传感器内装线的红、黑、绿、白四根线，采用焊锡焊接，然后用热缩套管做好绝缘和固定。在操作过程中必须保证各接线处不受外力。焊接完成后，分别检查红黑线和绿白线之间的电阻，保证在正常值范围内即可。
2、8515C传感器的供电电压通常为10VDC（对应校准证书的灵敏度和出厂校准条件），供电电压必须为精密电源提供，如在其他电压下使用，灵敏度会发生变化，需重新做校准。传感器出厂校准的有效期为一年。
3、传感器使用时，必须保证外部表面清洁干净以确保测量的准确度，感压孔应根据测量条件做相应保护，保证畅通，避免试验现场灰尘及杂质进入传感器内部损坏传感器。
4、传感器信号线缆与传感器接头处属于易损部位，切忌用力拉拽信号线缆，以免损坏压力传感器信号线引脚。
5、传感器在拆卸过程中，不允许用螺丝刀等工具强行拆除。
6、传感器属于易损电子器件使用时应该注意保护，使用过程中不允许磕碰或掉地，使用完后应进行清洁后妥善放置于传感器专用盒内。
7、传感器属于贵重精密器件，须严格按照产品使用和存储要求操作和保存传感器，以保证长期测量的准确度和避免损坏。
8、传感器检定周期为一年，建议在检定期内使用以保证其测量的准确性和试验数据的有效性。
三、试验数据
单次会车时各测点采集到的压力波数据曲线
单次会车时单个测点采集到的压力波数据曲线
单车运行时整个过程两个测点的表面压力数据变化曲线
四、其他典型应用
8515C压力传感器典型应用：
1、高速列车气动试验
2、汽车气动试验
3、飞行试验
4、风洞试验
5、发动机转子叶片试验
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