第10次課第六章壓力測量

1、熱能與動力機(jī)械測試技術(shù)天津大學(xué)機(jī)械學(xué)院內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室State Key Laboratory of Engines, Tianjin University壓力測量概述；壓力測量概述；常規(guī)測壓儀表和傳感器；常規(guī)測壓儀表和傳感器；氣流壓力測量；氣流壓力測量；測壓儀表的標(biāo)定；測壓儀表的標(biāo)定；壓力測量系統(tǒng)的動態(tài)標(biāo)定；壓力測量系統(tǒng)的動態(tài)標(biāo)定；內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量。內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量。本章主要內(nèi)容學(xué)習(xí)要求：學(xué)習(xí)要求： 要求掌握流體穩(wěn)態(tài)壓力測量的基本原理、穩(wěn)態(tài)壓力傳感器的形式及構(gòu)成，測量誤差產(chǎn)生的原因及解決方法。 動態(tài)壓力測量傳感器的原理、基本結(jié)構(gòu)。示功圖測量裝置以及誤差分析。 第六章 壓

2、力測量壓力測量State Key Laboratory of Engines, Tianjin University上次課內(nèi)容回顧一、壓力測量概述一、壓力測量概述基本概念：基本概念：絕對壓力、表壓力、真空度壓力單位：壓力單位：pa、Mpa、mmH2O、mmHg、公斤力壓力測量方法：壓力測量方法：重力、彈性力、物理性質(zhì)二、常規(guī)測壓儀表和傳感器二、常規(guī)測壓儀表和傳感器液柱式測壓儀表：液柱式測壓儀表：U型管壓力計、單管壓力計、斜管微壓計彈性測量儀表：彈性測量儀表：彈簧管壓力計、膜式壓力計、波紋管式差壓計最高壓力表：最高壓力表：機(jī)械式最高壓力表、氣電式最高壓力表典型測壓傳感器：典型測壓傳感器：石英晶體

3、壓電傳感器、電容式差壓傳感器、其他壓力傳感器State Key Laboratory of Engines, Tianjin University三、氣流壓力的測量三、氣流壓力的測量氣流總壓測量氣流總壓測量 單點(diǎn)單點(diǎn)L形總壓管形總壓管 圓柱形總壓管圓柱形總壓管 帶導(dǎo)流套的總壓管帶導(dǎo)流套的總壓管 多點(diǎn)總壓管多點(diǎn)總壓管：多點(diǎn)梳妝總壓管、耙狀總壓管 邊界層總壓管邊界層總壓管氣流靜壓的測量氣流靜壓的測量 壁面靜壓孔壁面靜壓孔 靜壓管靜壓管: :L形靜壓管、圓盤形靜壓管、帶導(dǎo)流管的靜壓管*212ppconstState Key Laboratory of Engines, Tianjin Univers

4、ity今天講課內(nèi)容四、內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量四、內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量概述概述內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量方法內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量方法上止點(diǎn)位置和曲軸轉(zhuǎn)角信號的確定上止點(diǎn)位置和曲軸轉(zhuǎn)角信號的確定示功圖采集過程的誤差分析示功圖采集過程的誤差分析五、測壓儀表的標(biāo)定五、測壓儀表的標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定動態(tài)標(biāo)定動態(tài)標(biāo)定六、壓力測量系統(tǒng)的動態(tài)特性六、壓力測量系統(tǒng)的動態(tài)特性容腔效應(yīng)容腔效應(yīng)傳輸管道的數(shù)學(xué)模型和頻率特性傳輸管道的數(shù)學(xué)模型和頻率特性State Key Laboratory of Engines, Tianjin University第四部分第四部分 內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量一、概

5、述一、概述內(nèi)燃機(jī)動態(tài)壓力的測量:是指氣缸中隨曲軸轉(zhuǎn)角或氣缸容積而變化的動態(tài)壓力的測量,也就是通常所說p-或p-V示功圖的測錄。 示功圖的形狀如下圖所示。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University線段3-4為燃燒過程燃燒過程，此時燃燒極為迅速,容積變化很小但氣缸內(nèi)壓力增高很多。線段4-5為高溫燃?xì)獾呐蛎涍^程膨脹過程，隨著氣缸容積的增大，氣缸內(nèi)氣體壓力不斷降低。線段5-1為排氣過程排氣過程,開始排氣時氣缸內(nèi)壓力較高，燃?xì)庾杂膳湃氪髿猓S著氣缸容積的減小，活塞把廢氣排擠出去。線段1-2為進(jìn)氣過程進(jìn)氣過程，隨氣缸容積增大,不斷地把新鮮充量吸入

6、氣缸。線段2-3為壓縮過程壓縮過程，隨著氣缸容積的減小，氣缸內(nèi)氣體受到壓縮，壓力不斷升高。State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityState Key Laboratory of Engines, Tianjin University二、內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量方法二、內(nèi)燃機(jī)氣缸動態(tài)壓力測量方法l 機(jī)械方法測量（機(jī)械方法測量（基本不用基本不用）l 電測方法測量電測方法測量（1）橫向集點(diǎn)法：對應(yīng)某些確定的壓力值，采集氣橫向集點(diǎn)法：對應(yīng)某些確定的壓力值，采集氣缸壓力與之相對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（缸壓力與之相對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。（基本不用基本不用）（2

7、）縱向集點(diǎn)法：確定的曲軸轉(zhuǎn)角下采集相應(yīng)的缸縱向集點(diǎn)法：確定的曲軸轉(zhuǎn)角下采集相應(yīng)的缸內(nèi)氣體壓力值。內(nèi)氣體壓力值。采用角標(biāo)儀（光電傳感器等）獲得曲軸轉(zhuǎn)角信號和上采用角標(biāo)儀（光電傳感器等）獲得曲軸轉(zhuǎn)角信號和上止點(diǎn)信號，采用石英壓電傳感器和電荷放大器獲得氣止點(diǎn)信號，采用石英壓電傳感器和電荷放大器獲得氣缸壓力信號。缸壓力信號。最常用傳感器：石英晶體壓電傳感器最常用傳感器：石英晶體壓電傳感器State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityState Key Laboratory of Engines, Tianjin University三、上止點(diǎn)位置

8、和曲軸轉(zhuǎn)角信號的確定三、上止點(diǎn)位置和曲軸轉(zhuǎn)角信號的確定（一）上止點(diǎn)位置的確定（一）上止點(diǎn)位置的確定1 1磁電法磁電法當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作，飛輪轉(zhuǎn)動當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作，飛輪轉(zhuǎn)動時，由于凸尖與磁鐵間隙時，由于凸尖與磁鐵間隙l處磁通的處磁通的變化，線圈變化，線圈a、b兩端將輸出一個變化的電動勢。若上止點(diǎn)標(biāo)記兩端將輸出一個變化的電動勢。若上止點(diǎn)標(biāo)記對正時，使凸尖正好對準(zhǔn)磁鐵中心線對正時，使凸尖正好對準(zhǔn)磁鐵中心線CC，則電動勢曲線中，則電動勢曲線中的的C點(diǎn)即為上止點(diǎn)。點(diǎn)即為上止點(diǎn)。這 種 方 法 測這 種 方 法 測得 的 上 止 點(diǎn)得 的 上 止 點(diǎn)實(shí) 際 上 為 靜實(shí) 際 上 為 靜態(tài)上止點(diǎn)。態(tài)上止點(diǎn)。活塞位移活

9、塞位移活塞銷與曲活塞銷與曲軸銅套間隙軸銅套間隙State Key Laboratory of Engines, Tianjin University2.2.氣缸壓縮線法氣缸壓縮線法利用壓力傳感器，在倒拖或滅缸的情況下，測得氣缸的壓縮壓利用壓力傳感器，在倒拖或滅缸的情況下，測得氣缸的壓縮壓力曲線，如圖力曲線，如圖6-346-34所示。在壓縮曲線的上部，作若干平行于大所示。在壓縮曲線的上部，作若干平行于大氣壓力線的直線，連接這些直線的中點(diǎn)即可得到上止點(diǎn)線。氣壓力線的直線，連接這些直線的中點(diǎn)即可得到上止點(diǎn)線。由于用這種方法求得的上止點(diǎn)由于用這種方法求得的上止點(diǎn)比較接近工作狀態(tài)下的動態(tài)上比較接近工作狀

10、態(tài)下的動態(tài)上止點(diǎn)，因此被廣泛采用。止點(diǎn)，因此被廣泛采用。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University3.3.電容法（直接動態(tài)測定法）電容法（直接動態(tài)測定法）利用電容式傳感器原理利用電容式傳感器原理 ，將最大電容量的信號作為動態(tài)上止，將最大電容量的信號作為動態(tài)上止點(diǎn)的信號點(diǎn)的信號, ,從而確定上止點(diǎn)。從而確定上止點(diǎn)。由于在試驗中難以準(zhǔn)確測定實(shí)際由于在試驗中難以準(zhǔn)確測定實(shí)際動態(tài)上止點(diǎn)位置，因此在進(jìn)行示動態(tài)上止點(diǎn)位置，因此在進(jìn)行示功圖精確分析時，需要進(jìn)行上止功圖精確分析時，需要進(jìn)行上止點(diǎn)的點(diǎn)的熱力學(xué)修正熱力學(xué)修正。由于活塞和連桿受力變形以及溫

11、由于活塞和連桿受力變形以及溫度變化的影響，對于四沖程發(fā)動度變化的影響，對于四沖程發(fā)動機(jī)，壓縮和排氣沖程利用電容法機(jī)，壓縮和排氣沖程利用電容法測得的動態(tài)上止點(diǎn)相位是有差異測得的動態(tài)上止點(diǎn)相位是有差異的，一般壓縮沖程比排氣沖程終的，一般壓縮沖程比排氣沖程終了時所測得的上止點(diǎn)相位領(lǐng)先。了時所測得的上止點(diǎn)相位領(lǐng)先。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University（二）曲軸轉(zhuǎn)角信號的確定（二）曲軸轉(zhuǎn)角信號的確定1.1.光電法光電法利用光電式傳感器的原理，在光柵盤的外圈按所要求的角分辨利用光電式傳感器的原理，在光柵盤的外圈按所要求的角分辨率加工一定數(shù)目

12、的轉(zhuǎn)角光柵，在光柵盤的內(nèi)圈只加工一條光柵率加工一定數(shù)目的轉(zhuǎn)角光柵，在光柵盤的內(nèi)圈只加工一條光柵作上止點(diǎn)信號用。當(dāng)光源通過光柵到達(dá)另一側(cè)由兩個光電元件作上止點(diǎn)信號用。當(dāng)光源通過光柵到達(dá)另一側(cè)由兩個光電元件制成的接受器時，分別產(chǎn)生轉(zhuǎn)角和上止點(diǎn)兩組信號。制成的接受器時，分別產(chǎn)生轉(zhuǎn)角和上止點(diǎn)兩組信號。2.2.磁電法磁電法利用磁電式傳感器原理，在曲軸上安裝一個齒盤，磁電式傳感利用磁電式傳感器原理，在曲軸上安裝一個齒盤，磁電式傳感器固定不動，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)、齒盤上的每一個齒經(jīng)過傳感器時，器固定不動，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)、齒盤上的每一個齒經(jīng)過傳感器時，都會產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢脈沖，齒盤的齒數(shù)就決定產(chǎn)生的脈沖都會產(chǎn)生一個感應(yīng)

13、電動勢脈沖，齒盤的齒數(shù)就決定產(chǎn)生的脈沖數(shù)，以此來確定曲軸轉(zhuǎn)角的度數(shù)。數(shù)，以此來確定曲軸轉(zhuǎn)角的度數(shù)。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University3.3.上止點(diǎn)基準(zhǔn)法上止點(diǎn)基準(zhǔn)法由于兩個上止點(diǎn)信號之間的曲軸轉(zhuǎn)角為由于兩個上止點(diǎn)信號之間的曲軸轉(zhuǎn)角為360，因此當(dāng)內(nèi)燃機(jī)，因此當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，可以根據(jù)不斷產(chǎn)生的上止點(diǎn)信號，利用計算機(jī)數(shù)據(jù)處運(yùn)轉(zhuǎn)時，可以根據(jù)不斷產(chǎn)生的上止點(diǎn)信號，利用計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來求得曲軸轉(zhuǎn)角信號。理系統(tǒng)來求得曲軸轉(zhuǎn)角信號。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University四、

14、示功圖采集過程的誤差分析四、示功圖采集過程的誤差分析（一）測壓通道引起的誤差（一）測壓通道引起的誤差在示功圖測錄過程中，壓力傳感器一般均安裝在氣缸蓋上，傳在示功圖測錄過程中，壓力傳感器一般均安裝在氣缸蓋上，傳感器端部與氣缸蓋底面，即與燃燒室之間有一段通道，氣缸內(nèi)感器端部與氣缸蓋底面，即與燃燒室之間有一段通道，氣缸內(nèi)壓力經(jīng)此通道傳到傳感器膜片上，因此壓力經(jīng)此通道傳到傳感器膜片上，因此由于加工工藝上的原因由于加工工藝上的原因，必然存在空腔，必然存在空腔，由此會產(chǎn)生誤差。，由此會產(chǎn)生誤差。因此在壓力傳感器安裝時，盡量因此在壓力傳感器安裝時，盡量使其端面與氣缸蓋底面平齊，以使其端面與氣缸蓋底面平齊，以

15、便減小測壓通道的影響。便減小測壓通道的影響。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University測壓通道引起的誤差分析1.1.改變了發(fā)動機(jī)原有的工作狀態(tài)改變了發(fā)動機(jī)原有的工作狀態(tài)測壓通道和空腔的存在，增加了內(nèi)燃機(jī)氣缸的余隙容積，內(nèi)燃測壓通道和空腔的存在，增加了內(nèi)燃機(jī)氣缸的余隙容積，內(nèi)燃機(jī)壓縮比減小，壓縮終點(diǎn)壓力下降，工作狀態(tài)發(fā)生變化。機(jī)壓縮比減小，壓縮終點(diǎn)壓力下降，工作狀態(tài)發(fā)生變化。2.2.滯后和腔振滯后和腔振氣缸內(nèi)的動態(tài)壓力通過測壓通道內(nèi)的彈性氣體傳遞給壓力傳感氣缸內(nèi)的動態(tài)壓力通過測壓通道內(nèi)的彈性氣體傳遞給壓力傳感器，氣體的彈性和阻尼作用使傳

16、遞到壓力傳感器的壓力相位滯器，氣體的彈性和阻尼作用使傳遞到壓力傳感器的壓力相位滯后，尤其在氣缸壓力突變時，其脈沖壓力波在通道中交替?zhèn)鬟f后，尤其在氣缸壓力突變時，其脈沖壓力波在通道中交替?zhèn)鬟f與反射，形成通道內(nèi)氣體的自振（腔振）。與反射，形成通道內(nèi)氣體的自振（腔振）。State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityState Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityState Key Laboratory of Engines, Tianjin University（二）上止點(diǎn)位置引起的誤差（二

17、）上止點(diǎn)位置引起的誤差決定上止點(diǎn)的相位，對示功圖的精度有很大的影響，上止點(diǎn)位決定上止點(diǎn)的相位，對示功圖的精度有很大的影響，上止點(diǎn)位置是根據(jù)示功圖進(jìn)行放熱率、平均指示壓力等計算的依據(jù)。若置是根據(jù)示功圖進(jìn)行放熱率、平均指示壓力等計算的依據(jù)。若上止點(diǎn)相位偏差上止點(diǎn)相位偏差1o曲軸轉(zhuǎn)角，就可能使平均指示壓力產(chǎn)生約曲軸轉(zhuǎn)角，就可能使平均指示壓力產(chǎn)生約5.5的誤差，使平均轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生約的誤差，使平均轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生約5的誤差。反之，若要保證平的誤差。反之，若要保證平均指示壓力的誤差小于均指示壓力的誤差小于l，則要求上止點(diǎn)的相位偏差不超過，則要求上止點(diǎn)的相位偏差不超過0.2o曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。為提高上止點(diǎn)相位精度，可

18、對其進(jìn)行熱力學(xué)修正。在為提高上止點(diǎn)相位精度，可對其進(jìn)行熱力學(xué)修正。在氣缸壓縮氣缸壓縮線法線法確定上止點(diǎn)位置時所采用的倒拖壓縮示功圖上，上止點(diǎn)附確定上止點(diǎn)位置時所采用的倒拖壓縮示功圖上，上止點(diǎn)附件較小區(qū)段內(nèi)多變指數(shù)件較小區(qū)段內(nèi)多變指數(shù)n接近常數(shù)，而膨脹多變指數(shù)大于壓縮接近常數(shù)，而膨脹多變指數(shù)大于壓縮多變指數(shù)。多變指數(shù)。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University對數(shù)示功圖修正上止點(diǎn)上止點(diǎn)位置上止點(diǎn)位置正確正確：對數(shù)坐標(biāo)示功圖上，壓縮線高于膨脹線，且：對數(shù)坐標(biāo)示功圖上，壓縮線高于膨脹線，且在上止點(diǎn)附件兩條線呈近似直線分開。在上止點(diǎn)附件兩條線

19、呈近似直線分開。上止點(diǎn)位置上止點(diǎn)位置不正確不正確：對數(shù)坐標(biāo)示功圖上，壓縮過程和膨脹過程：對數(shù)坐標(biāo)示功圖上，壓縮過程和膨脹過程不可能呈直線，有時甚至?xí)霈F(xiàn)膨脹過程線高于壓縮過程線的不可能呈直線，有時甚至?xí)霈F(xiàn)膨脹過程線高于壓縮過程線的情況。情況。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University熱力損失角熱力損失角由于柴油機(jī)在拖動過程中存在漏氣和散熱損失，所以拖動p- 圖在壓縮線峰值不在真正的壓縮上止點(diǎn)，而在真正的壓縮上止點(diǎn)前一個角度，即熱力損失相位差State Key Laboratory of Engines, Tianjin Univer

20、sity（三）溫度變化引起的誤差（三）溫度變化引起的誤差壓力傳感器對溫度的變化很敏感，尤其是壓電元件的壓電常數(shù)壓力傳感器對溫度的變化很敏感，尤其是壓電元件的壓電常數(shù)因溫度的變化而改變，使測量系統(tǒng)的輸出發(fā)生漂移。因溫度的變化而改變，使測量系統(tǒng)的輸出發(fā)生漂移。為減小溫度變化對傳感器的影響，應(yīng)十分注意傳感器在測試時為減小溫度變化對傳感器的影響，應(yīng)十分注意傳感器在測試時的的冷卻條件冷卻條件，此外，亦可采用帶溫度補(bǔ)償片的壓電傳感器，以，此外，亦可采用帶溫度補(bǔ)償片的壓電傳感器，以消除氣缸高溫燃?xì)鈳淼挠绊?。消除氣缸高溫燃?xì)鈳淼挠绊憽tate Key Laboratory of Engines, Tia

21、njin University采樣定理采樣定理采樣是將采樣脈沖序列p(t)與信號x(t)相乘，取離散點(diǎn)x(nt)的值的過程。State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityX(0), X(1), X(2), , X(n) State Key Laboratory of Engines, Tianjin University每周期應(yīng)該有多少采樣點(diǎn)？最少2點(diǎn):State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityState Key Laboratory of Engines, Tianjin Un

22、iversityState Key Laboratory of Engines, Tianjin University頻域解釋 0t0f0t0ft00fState Key Laboratory of Engines, Tianjin University采樣定理 為保證采樣后信號能真實(shí)地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理。Fs 2 Fmax State Key Laboratory of Engines, Tianjin University在設(shè)計離散系統(tǒng)時，采樣定理是必須嚴(yán)在設(shè)計離散系統(tǒng)時，采樣定理是必須嚴(yán)格遵循的一條準(zhǔn)則

23、，因為它指明了從采格遵循的一條準(zhǔn)則，因為它指明了從采樣信號中不失真地復(fù)現(xiàn)原連續(xù)信號所必樣信號中不失真地復(fù)現(xiàn)原連續(xù)信號所必須的理論上的最小采樣周期須的理論上的最小采樣周期T T。相鄰兩頻譜互不重疊的條件是：相鄰兩頻譜互不重疊的條件是：ms2如果如果ms2就會出現(xiàn)相鄰部分頻譜重疊的現(xiàn)象就會出現(xiàn)相鄰部分頻譜重疊的現(xiàn)象。這時就難以準(zhǔn)確地恢復(fù)原來的連。這時就難以準(zhǔn)確地恢復(fù)原來的連續(xù)信號了。續(xù)信號了。 State Key Laboratory of Engines, Tianjin University1 1、信號抽樣的理論分析、信號抽樣的理論分析(1/3)(1/3)抽樣信號抽樣信號fs(t)頻譜與抽樣間

24、隔頻譜與抽樣間隔T關(guān)系：關(guān)系：)j (Fmm10T1)j (F)( j sF)( j sF)j (sFmssms /20.ms2m0抽樣信號抽樣信號fs(t)頻譜包含有頻譜包含有F(jw)的完整信息的完整信息State Key Laboratory of Engines, Tianjin University1 1、信號抽樣的理論分析、信號抽樣的理論分析(2/3)(2/3)抽樣信號抽樣信號fs(t)頻譜與抽樣間隔頻譜與抽樣間隔T關(guān)系：關(guān)系：)j (Fmm10)j (sFT1)( j sF)( j sF)j (Fmssm0.ms2m抽樣信號抽樣信號fs(t)頻譜包含有頻譜包含有F(jw)的完整信

25、息的完整信息State Key Laboratory of Engines, Tianjin Universityms2)j (sFT1)j (Fmssmss0.)( j sF)( j sF1 1、信號抽樣的理論分析、信號抽樣的理論分析(3/3)(3/3)抽樣信號抽樣信號fs(t)頻譜與抽樣間隔頻譜與抽樣間隔T關(guān)系：關(guān)系：)j (Fmm10 混疊混疊(aliasing)m抽樣信號抽樣信號fs(t)頻譜頻譜不包含有不包含有F(jw)的完整信息的完整信息State Key Laboratory of Engines, Tianjin University2 2、時域取樣定理、時域取樣定理 若帶限信

26、號若帶限信號f(t)的最高角頻率為的最高角頻率為m，則信號，則信號f(t)可以用等間隔的抽樣值唯一地表示。而抽樣間隔可以用等間隔的抽樣值唯一地表示。而抽樣間隔T需不大于需不大于1/2fm，或最低抽樣頻率，或最低抽樣頻率fs不小于不小于2fm。若從抽樣信號若從抽樣信號fs(t)中恢復(fù)原信號中恢復(fù)原信號f(t)，需滿足兩個條件：，需滿足兩個條件：fs = 2fm 為最小取樣頻率，稱為為最小取樣頻率，稱為Nyquist Rate. f(t)是帶限信號，即其頻譜函數(shù)在是帶限信號，即其頻譜函數(shù)在| | m各處為零；各處為零； 抽樣間隔抽樣間隔T需滿足需滿足 ， )2/(1/mmfT或抽樣頻率或抽樣頻率f

27、s需滿足需滿足 fs 2fm （或（或s 2 m） 。 )j (Fmm10State Key Laboratory of Engines, Tianjin University沖激串抽樣沖激串抽樣)(tft0)(tfst0STST2STST3t)(tST0)1(STST2STST2 =)(jF0mm)(jFS0mmSSST1)(ss0SSS)(jFS0mSST1mS2當(dāng)當(dāng)時時=當(dāng)當(dāng)時時mS2從頻譜圖可以看出：要使各頻移不重疊，抽樣從頻譜圖可以看出：要使各頻移不重疊，抽樣頻率頻率 s 2 m， m為為f (t)的頻譜的頻譜F(j )的最高頻率。的最高頻率。否則，否則， s2 m ，抽樣信號的頻譜

28、會出現(xiàn)混疊。，抽樣信號的頻譜會出現(xiàn)混疊。根據(jù)頻域卷積定理：根據(jù)頻域卷積定理：)()(1)()(21)()()()(SSSjFTjFjFttftfsssTs最高頻率最高頻率 S=2 /TS* *State Key Laboratory of Engines, Tianjin University3 3、抽樣定理的工程應(yīng)用、抽樣定理的工程應(yīng)用 )j (F10許多實(shí)際工程信號不滿足帶限條件許多實(shí)際工程信號不滿足帶限條件)j (Hmm10 抗抗 混混 低通濾波器低通濾波器)(tf)(1tf)(th)j (1Fmm10在動態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集過程中，為了防止高于采祥頻率一半的信在動態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集過程中，為

29、了防止高于采祥頻率一半的信號產(chǎn)生混疊而造成的誤差，抗混疊濾波器是不可少的一般情況下號產(chǎn)生混疊而造成的誤差，抗混疊濾波器是不可少的一般情況下，抗混疊濾波器是低通濾波器。，抗混疊濾波器是低通濾波器。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University抽樣前抽樣前 抗混疊濾波抗混疊濾波與與未抗混疊濾波未抗混疊濾波的的 區(qū)別區(qū)別 原信號xWAV格式,fm=11025HZ1.12M未抗混疊濾波未抗混疊濾波fs=4410Hz大小大小230Kfs=4410Hz230K 原信號x抗混疊濾波，fm=2205Hz1.12MState Key Laboratory

30、of Engines, Tianjin University0)(jF1m實(shí)際濾波實(shí)際濾波取較大的取較大的T，從抽樣信號頻譜可發(fā)現(xiàn)有混疊，逐漸減小，從抽樣信號頻譜可發(fā)現(xiàn)有混疊，逐漸減小T，當(dāng)前后，當(dāng)前后2次抽樣信號頻譜次抽樣信號頻譜之間沒有變化時，即可確定之間沒有變化時，即可確定T0)(jF10)(jF1理想理想濾波濾波mState Key Laboratory of Engines, Tianjin University 需注意，滿足采樣定理，只保證不發(fā)生頻率混疊，而不能保證此時的采樣信號能真實(shí)地反映原信號x(t)。工程實(shí)際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的3到5倍。State Key

31、Laboratory of Engines, Tianjin University頻混計算： FsFsFsFs頻混正常Fs/2工程處理：混迭頻率=Fs-信號頻率State Key Laboratory of Engines, Tianjin UniversityA/D采樣前的抗混迭濾波： 物理信號對象傳感器電信號放大調(diào)制電信號A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號展開低通濾波(0-Fs/2)放大State Key Laboratory of Engines, Tianjin University發(fā)動機(jī)性能多參數(shù)測量系統(tǒng),測量參數(shù)包括發(fā)動機(jī)氣缸壓力、燃燒室壁面瞬態(tài)溫度、光電編碼器的轉(zhuǎn)角信號和上止點(diǎn)信號、進(jìn)氣壓力、排

32、氣壓力。 （1）缸內(nèi)壓力等信號的頻率上限為5kHz，確定系統(tǒng)采用頻率？ （2）發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3000r/min，確保缸內(nèi)壓力信號最小曲軸轉(zhuǎn)角分度為0.5A，采樣頻率最低為多少？ （3）假如在（2）的基礎(chǔ)上，要同時測量噪聲，噪聲分析頻率為22kHz，系統(tǒng)采用頻率確定為多少合適？思考題思考題State Key Laboratory of Engines, Tianjin University第五部分第五部分 測壓儀表的標(biāo)定測壓儀表的標(biāo)定一、靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定是根據(jù)靜壓平衡原理，利用活塞式壓力計、標(biāo)準(zhǔn)彈簧壓力計或液柱式壓力計進(jìn)行的。活塞式壓力計常用于量程為1105Pa以上的測壓儀表的標(biāo)定。為了消除摩

33、擦力的影響，測量時活塞與液壓缸之間應(yīng)保持旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速（12010）r/min。State Key Laboratory of Engines, Tianjin University被標(biāo)定的壓力傳感器或壓力儀表安裝在壓力計的接頭上。當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪時，加壓油缸的活塞往前移動使油缸增壓，并把壓力傳至各部分。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，將精密活塞連同上面所加的標(biāo)準(zhǔn)砝碼頂起，輕輕轉(zhuǎn)動砝碼盤，使精密輕輕轉(zhuǎn)動砝碼盤，使精密活塞與砝碼旋轉(zhuǎn)，以減小活塞與砝碼旋轉(zhuǎn)，以減小活塞與缸體之間的磨擦力活塞與缸體之間的磨擦力。此時油壓與砝碼（連同活塞）的重力相平衡。傳感器或壓力儀表受到的壓力等于砝碼（連同活塞）的重力與活塞的有效面積之比，可表示為式中，p為油缸的壓力（Pa）；m1為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量（kg）；m2為活塞的質(zhì)量（kg）；D為活塞的直徑（m）；g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋╩/s2）。State Key Laboratory of Engines,