基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种非接触压力测量方法，尤其涉及一种基于应变、温度传感器的非接触动态压力测量方法及系统，该测量方法及系统采用与感压介质相隔离的非接触测量方式，减少整个压力回路的压力泄露风险点，采用非接触测量即在通过不与传压介质接触的方式测量由于压力引起的应变变化，再进行温度修正即可间接获得压力数据，在管路或容器的材质和性能均匀的基础上(一般都为曲面)，其内部压力变化与感压壁的应变及温度成相应的比例(已经进行了相关的验证试验)，同时加入动态压力修正，通过对感压壁应变及温度的测量实现对管路或容器内部压力动态变化的实时测量，实现非接触式动态压力测量的目的。该方法可减少压力回路的风险点，提高高压管路设备的可靠性，通用性、推广性高。推广性高。推广性高。

【技术实现步骤摘要】
基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种非接触压力测量方法，尤其涉及一种基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法及系统。

技术介绍

[0002]随着高精密加工和高精度测量技术的迅速发展，在科研生产中对压力测量的要求也越来越高。
[0003]传统压力测量普遍使用在待测部位接入压力测量仪表实现，但是针对某些领域，尤其在高压压力测量领域，整个压力回路中增加一个接触式压力测点，就会给整个压力回路引入一个泄漏风险点。在航空航天、精密测量/监测等高风险领域这类问题显得尤为突出；同时在该类领域中，对测量设备小型化、微型化的需求也与日俱增，但是传统方法因引入与传压介质接触式的压力仪表，增加了额外的泄漏风险很难满足该需求。
[0004]中国专利2020105845917公开一种基于应变、温度传感器测量的非接触压力测量方法，该方法采用非接触测量即在通过不与传压介质接触的方式测量由于压力引起的应变变化，再进行温度修正即可间接获得压力数据，在管路或容器的材质和性能均匀的基础上(一般都为曲面)，其内部压力变化与感压壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法，其特征在于，包括验证试验过程、压力标定过程与压力测量过程：验证试验过程包括：静态验证试验，通过静态验证试验获得应变与测量温度T
测
、压力的对应拟合公式：P＝f1(ε)+f2(T
测
)；其中P为压力，ε为应变，T
测
为实际测量温度，f1(ε)为压力与应力的函数关系；f2(T
测
)为压力与温度的函数关系；并确定管道最终测点位置及各测点位置处粘接的相应的压力和/或温度传感器；压力标定过程包括：1)静态压力标定：通过静态压力标定过程获得标定管道各个测点位置的具体静态压力标定方程：P
n
＝f
1n
(ε)+f
2n
(T
测
)其中f
1n
(ε)为第n个测点位置处，压力与应力的具体函数关系；f
2n
(T
测
)为第n个测点位置处，压力与温度的具体函数关系；所述标定管道为验证试验中获得的具有确定测点位置及在各测点位置处粘接确定的压力和/或温度传感器的管道；2)动态压力标定：通过动态压力标定试验获得以下两个解析数据：a、获得压力动态变化过程中应变值和温度值变化量与对应泄压速率的关系；b、得到直接调用静态压力标定方程计算的压力值与实际动态标准压力P
标
在时间域内的偏差曲线，其中实际动态标准压力P
标
通过测点位置处的动态压力传感器测得；将二者的偏差作为当前泄压速率下温度测量偏差对压力的影响，根据所述偏差曲线推导出某一范围泄压速率下实际温度T
实际
在间域内针对实测温度T
测
的修正公式f3(T
测
)；3)存储静态压力标定方程及动态压力标定过程获得的解析数据：在测量系统的采集处理存储器模块中，存储各测点位置的具体静态压力标定方程P
n
＝f
1n
(ε)+f
2n
(T
测
)，并存储动态压力标定过程获得的解析数据；其中，采集处理存储器模块包括壳体及设置在壳体内的信号采集单元、电源转换单元、电池系统和解析与存储单元；壳体上设有传感器接口；传感器接口通过信号采集单元与解析与存储单元电连接；电池系统通过电源转换单元给信号采集单元与解析与存储单元供电；信号采集单元包括多个采集通道，每个采集通道均包括一个采集模块，各个采集通道与各传感器模块中的每个传感器一一对应；压力测量过程包括：1)将静态压力标定过程中的标定管道与高压压力容器连接，通过应变传感器和温度传感器采集测量区域内各测点位置当前应变值和温度值，并存储至测量系统采集处理存储器模块的解析与存储单元；2)解析与存储单元根据对应测点位置处的拟合公式P
n
＝f
1n
(ε)+f
2n
(T
测
)，计算出该测点位置处管路中压力动态变化开始前的静态压力值；3)以上述静态压力值为基线压力，通过分析压力动态变化过程中，设定时间域内，应变
值与温度值的变化情况，基于动态压力标定试验的解析数据a，计算该时间段内的泄压速率；4)根据泄压速率，基于动态压力标定试验的解析数据b，解算出实际温度T
实际
，将实际温度T
实际
代入静态压力标定方程，P
n
＝f
1n
(ε)+f
2n
(T
实际
)，解算出当前时间域的压力值；5)重复步骤2)与步骤4)的操作，获得整个动态变化过程所有时间域内的压力值，即可获得整个动态变化过程的动态压力测量曲线。2.根据权利要求1所述的基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法，其特征在于，静态压力标定过程具体为：对标定管道上不同测点位置，分别测量多组温度、压力和应变值，代入拟合公式P＝f1(ε)+f2(T
测
)，分别得到每个测点位置处具体静态压力标定方程：P
n
＝f
1n
(ε)+f
2n
(T
测
)；其中P为压力，ε为应变，T
测
为实际测量温度，f1(ε)为压力与应力的函数关系；f2(T
测
)为压力与温度的函数关系。3.根据权利要求2所述的基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法，其特征在于，动态压力标定试验具体包括以下步骤：
①
在静态验证试验所用管道每个的测点位置处，均布置一个动态压力测量传感器，每隔设定时间进行一次模拟泄压试验，利用动态压力测量传感器测量相应测点位置处管道的压力值，该压力值即为实际动态标准压力P
标
；
②
以压力动态变化开始前的应变值与温度值为基础，采集模拟泄压试验过程中，各测点位置处应变传感器与温度传感器所测得应变值与温度值的变化量；建立压力动态变化过程中应变值和温度值变化量与对应泄压速率的关系；
③
基于P＝f1(ε)+f2(T
测
)，获取多次模拟泄压试验下计算的压力值；
④
绘制多次模拟泄压试验下，步骤
③
的压力值与动态压力测量传感器测得的实际动态标准压力P
标
曲线，得到直接调用静态压力标定方程计算的压力值与实际动态标准压力在时间域内的偏差曲线，将二者的偏差作为当前泄压速率下温度测量偏差对压力的影响，根据所述偏差曲线推导出某一范围泄压速率下实际温度T
实际
在间域内针对实测温度T
测
的修正公式f3(T
测
)。4.根据权利要求2所述的基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法，其特征在于，针对不锈钢与钛合金两种材质的管道，所述应变与测量温度T
测
、压力的对应拟合公式为：P＝aε+bT
测3
+cT
测2
+dT
测
+e1+e2其中a与e1是与K1相关的常数，b、c、d、e2是与K2相关的常数；K1为应变、压力相关函数系数，K2为温度、压力相关函数系数；各测点位置的具体静态压力标定方程为：P
n
＝a
n
ε+b
n
T
测3
+c
n
T
测2
+d
n
T
测
+e
1n
+e
2n
其中a
n
与e
1n
是与K
1n
相关的常数，b
n
、c
n
、d
n
、e2是与K
2n
相关的常数，n为测点位置序号；压力测量过程，步骤5)具体为：根据泄压速率，基于动态压力标定试验的解析数据b，解算出实际温度T...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑显锋，白伟，何卫东，
申请(专利权)人：西安航天计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：