高频压力传感器 流体脉动高频压力测试系统

流体脉动高频压力测试系统

液压脉动、空化流动、发动机喘振失速、风洞试验及爆炸冲击等研究中，通常需要了解瞬变工况下的压力数据，“高频压力测试系统”便是专门为这类试验及监测提供解决方案。

1、压阻式高频动态压力传感器

2、信号放大器

3、数据采集仪

4、采集软件及电脑

压阻式高频动态压力传感器：基于当下最先进的微机电（MEMS）技术，在硅片表面刻蚀形成惠斯顿电桥，当受到外界压力时，输出线性对应的电信号从而实现测量。MEMS技术有助于实现传感器整体的小型化，最小2mm的封装探头便于在各种空间有限的环境下安装；更小的尺寸同时有助于提高传感器的谐振频率，以满足kHz、100kHz甚至MHz频率变化下的数据感应，达到μS（微秒）级别快速响应。

相对于压电式动压传感器，压阻式动态压力传感器不仅能测量瞬态压力（高频信号），亦可测量静态下的稳定压力（低频信号），可实现试验全过程压力数据的连续性！

03信号放大器信号放大器：

主要作用是将传感器输出的原始mV(毫伏）信号放大为0～5V或0～10V标准信号以方便采集，同时内置一些滤波降噪器件以增强抗干扰能力。“传感器探头＋信号放大器”整体（即压力变送器）实物参考下图：

备注：大尺寸传感器可将信号放大器与传感器探头集成为一体，如下图：

04数据采集仪

高频动态信号的采集需要选用高速同步（并行）数据采集仪器，即多个通道同时快速采样。明确试验工况后，选用采集仪主要关注以下几个参数：

1、数据接口形式：

常见的有USB、PCI、PXI等多种接口，不同的总线接口具有不同的传输速度、电气特性、结构尺寸、配置过程等。

2、采样速率：

系统的采样率取决于ADC芯片变换模拟信号为数字信号的速率，通常单位是SPS(采样点/秒)。根据奈奎斯特采样理论，采样频率必须是信号中高有效频率的2倍以上，否则会产生混叠导致信号失真，俗称“假频”。实际工程应用，可能需要仔细观察分析信号的细节，通常建议选用高采样率大于信号高频率分量的5~10倍。

3 分辨率及采样范围（量程）

分辨率越高，输入信号的细分程度就越高，能够识别的信号变化量就越小。举个实例：一个正弦波信号，采用分辨率为8bit，A/D转换所获得的数字结果相当于把输入范围细分为256份，一些微小细节变化在A/D转换过程中就会丢失，这正是由于分辨率不够高，在还原数据中产生量化噪声造成的。若采用分辨率为16bit，A/D转换的细分数值就可以从256增加到65536，由理想ADC数据转换器的信噪比SNR值的计算公式：SNR=（6.02N+1.76）dB（其中N为ADC转换器的bit位数）可知量化位数越多信噪比就越高。

采集仪采集范围又称为采集量程，例如采集电压信号，范围为-10V～10V，则系统中传感器输出信号在此范围之内即可适配。如输入信号0～10V，分辨率16bit,则最小分辨电压值为10V/65536＝153μV。

4 其他参数：

输入阻抗、输出阻抗、通道数、信号线数、隔离等技术问题也需要考虑，这些都与传感器和信号调理密切相关，必须结合考虑。

5 选型概述

在上述各指标选定以后，用户可根据“功能够用”的原则，选择符合要求的采集仪。不要盲目购买价格贵、功能超强的设备。

采集仪器参考下图：

05采集软件及电脑

软件基于主流测试测量平台Labview开发，无需复杂编程即可完成信号采集、存储、回放及分析等功能。

软件基础功能：采集预览、数据采集、数据回放、零位清零！

备注：可扩展诸如时频分析等数据处理功能！

高频压力计一般用在什么地方作用是什么

城市燃气、供水、供热等这些都是城市建设的基础设施，是维系城市正常运转的必要设施，也是满足群众生产生活的重要保障。政府高度重视城市安全，在城市生命线工程中预防永远比治理更为重要。高频压力计能够实时监测和控制流体压力，保障生产过程的稳定性和安全性。随着高频压力计广泛应用，可以助力城市基础设施的智能化改造和升级，提升城市的安全保障能力和管理水平。

一、高频压力计一般用在什么地方

WITBEE®万宾®高频压力计广泛应用于城市供水、燃气、供热等关键领域的管网系统中。在供水系统中高频压力计被安装在供水管网的关键节点，实时监测管网压力变化，确保水质安全、水压稳定，为居民提供持续、优质的饮用水服务。在燃气领域高频压力计则部署在燃气管道的关键位置，实时监测燃气压力，预防因压力异常引发的泄漏、爆炸等安全事故。在供热系统中高频压力计同样发挥着重要作用，保障供暖管道压力稳定，确保冬季居民取暖无忧。

高频压力计拥有高灵敏度和高精度著称，能够实时准确地采集管网压力数据，并通过物联网技术将数据传输至中央控制系统。这些数据不仅为管网运营者提供了第一手的监测资料，也为后续的数据分析、故障诊断和预警提供了坚实的基础。通过大数据分析，城市管理者可以及时发现管网运行中的异常情况，预测潜在的安全隐患，为城市生命线工程的提供强有力的技术支持。

高频压力计融合了复杂环境下的抗干扰压力传感测量技术与高效数据传输技术，实现了设备自给自足的电池供电模式。其超低功耗设计确保了长效续航，同时集成了边缘计算能力，能够在数据源头进行初步处理，减轻后端系统负担。该仪器还达到了高防护等级IP68标准，无惧恶劣环境挑战，保障稳定运行。此外，还支持无线通信功能，并兼容多类型传感器数据采集技术，为管网压力监测提供了全面、精准、灵活的解决方案。

二、高频压力计作用是什么

1. 实时监测

高频压力计通过实时监测管网压力变化，能够及时发现压力异常，如压力过高、过低或波动过大等情况。这些异常情况往往是管网故障或安全隐患的前兆。通过及时预警，运营者可以迅速采取措施进行排查和修复，将安全隐患消灭在萌芽状态，避免重大安全事故的发生。

2. 智能控制

高频压力计不仅具备实时监测功能，还能够与智能控制系统相结合，实现管网的智能化调控。通过对压力数据的分析处理，智能控制系统可以自动调整泵站的运行参数、阀门的开关状态等，以保持管网压力的稳定性和均衡性。这种智能控制不仅提高了管网的运行效率，还降低了能耗和运营成本，实现了经济效益和社会效益的双赢。

3. 数据收集分析

高频压力计的应用可以为城市生命线工程的管理决策提供了有力支持。通过收集和分析管网压力数据，管理者可以全面了解管网的运行状况、发现潜在问题、评估风险等级，并据此制定科学合理的维护计划和应急预案。这些决策依据不仅提高了管理的针对性和有效性，还增强了应对突发事件的能力，为城市的安全运行提供了有力保障。

随着高频压力计广泛的应用领域，成为了城市生命线工程不可或缺的守护者。通过实时监测、智能控制、辅助决策等优势发挥着重要作用，高频压力计为城市的安全运行提供了坚实保障，也为智慧城市的建设贡献了重要力量。高频压力计的应用也为智慧城市的建设提供了有力支撑，推动了城市治理体系和治理能力现代化的进程。

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