內(nèi)燃機(jī)燃油噴射系統(tǒng)中油管殘留壓力研究畢業(yè)設(shè)計論文

1、 被測對象圖2應(yīng)當(dāng)指出，并非所有的測試系統(tǒng)都具備圖 2中所有環(huán)節(jié)，尤其是虛線連接的 環(huán)節(jié)和傳輸環(huán)節(jié)。實際上，對環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間都存在著傳輸。 圖中的傳輸環(huán)節(jié)是 指較遠(yuǎn)距離的通訊傳輸。客觀事物是多樣的。 測試工作所希望獲取的信息，有可 能已載于某種可檢測的信號中，也有可能尚未載于檢測的信號中。對于后者，測試工作就包含著選用合適的方式激勵被測對象，使其產(chǎn)生既能充分表征其有關(guān)信 息便于檢測的信號。事實上，許多系統(tǒng)的特征參量在系統(tǒng)的某些狀態(tài)下， 可能充 分地顯示出來；而在另外一些狀態(tài)下確可能沒有顯示出來， 或者顯示得很不明顯， 以至于難于檢測出來。因此，在后一種情況下，要測量這些特征參量時，就需要 激勵

2、該系統(tǒng)，使其處于能夠充分顯示這些參量特性的狀態(tài)中，以便有效地檢測載 有這些信號的信號。傳感器直接作用于被測量。并能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成 同種或別種量輸出。信號調(diào)理環(huán)節(jié)。把來自傳感器的信號轉(zhuǎn)換成更適合于進(jìn)一步 傳輸和處理的形式。這時信號轉(zhuǎn)換，在多數(shù)情況下是電信號之間的轉(zhuǎn)換。例如將幅值放大，將阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化或?qū)⒆杩沟淖兓D(zhuǎn)換成頻率的變化等等。信號處理環(huán)節(jié)接受來自調(diào)理環(huán)節(jié)的信號，并進(jìn)行各種計算、濾波分析將結(jié)果輸至顯示記錄或控制系統(tǒng)。信號顯示、記錄環(huán)節(jié)，以檢測者易于認(rèn)識的形式來顯示測量的結(jié)果，或?qū)y量結(jié)果存貯，供必要時使用。在所有這些環(huán)節(jié)中，必須遵循的基本原則是各環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量之

3、間保持一一對應(yīng)和盡量 不失真的關(guān)系，并必須盡可能的減小或消除各種干擾。從以上的各測量環(huán)節(jié)的相互關(guān)系中我們可以知道 ，任何測量儀器都是由感受 件、中間件、效用件組成的下面我們再對這三個元件作一下簡單的描述 A.感受件它直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系（但不一定直接接觸）,感知被測參數(shù)的變化，同 時對外界發(fā)出相應(yīng)的信號。作為儀器的感受件必須滿足下述三個條件：（1）它必須隨被測參數(shù)的變化而發(fā)生相應(yīng)的內(nèi)部變化（這個內(nèi)部變化就是傳感器 的輸出信號）。如熱電偶的一端受熱后，因金屬的熱電效應(yīng)而產(chǎn)生熱電勢。（2）它只能隨被測參數(shù)的變化而發(fā)出信號 （即不受其它任何參數(shù)的影響）。如熱電 偶產(chǎn)生電勢的大小只隨溫度而變化，其它

4、如壓力等參數(shù)的變化不引起電勢的 改變。（3）感受件發(fā)出的信號與被測參數(shù)之間必須是單值的函數(shù)關(guān)系（即一個確定的信號只能與參數(shù)的一個值相對應(yīng)）。例如，不能用水的密度變化來測量+4C左右 的溫度，因為在這種情況下水的同一個密度大小可以代表兩個不同的溫度。實際上，這三個條件是難以完全得到滿足的，特別是其中第（2）項條件。因此，任何傳感器都不可能是十全十美的， 它都受一定使用條件的限制。如在使 用上不加以注意，就會得出錯誤的測量結(jié)果。中間件最簡單的中間件是“單純”起傳遞作用的元件，它將傳感器的輸出原封不動 地傳遞給效用件。這種單純的傳遞件一般只有當(dāng)傳感器輸出的信號較強(qiáng)，感受件與效用件之間的距離不大或效用

5、件的靈敏度很高（或消耗的能量很?。r才有可能采用。在近代的內(nèi)燃機(jī)測試工作中，都要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中觀測、遙測和自動記錄。 所以大多數(shù)測量儀器的中間件還必須完成“放大”、“變換”和“運算”任務(wù)。儀器的放大件有兩類：一類是感受件發(fā)出的信號較強(qiáng)，放大時不需外加能量， 它只利用杠桿、齒輪等機(jī)械構(gòu)件擴(kuò)大指針和標(biāo)尺之間的相對位移， 使之易于觀測， 如機(jī)械式示功器中的杠桿、彈簧管壓力計中的杠桿和扇形齒輪傳動機(jī)構(gòu)。另一類放大是需要外加能量的，這在電測儀器中用得很多，例如用電子電位 計測量熱電勢時，就要將電勢放大十萬倍才能足以驅(qū)動伺服電機(jī)帶動指針作出指 示。這類放大在電測儀器中利用電子器件來完成。有時，為了放大信號

6、的需要，或改變傳感器輸出信號性質(zhì)的需要，在電測 儀器的測量電路中設(shè)有信號“變換器”和“運算器”。效用件它直接與觀測者發(fā)生聯(lián)系，其作用是根據(jù)傳感器輸出信號的大小向檢測者顯 示被測參數(shù)在數(shù)量上的大小。最簡單而常見的儀器效用件是指示件， 它通過標(biāo)尺 和指針（或液面、光線等）的相對位置來反映被測參數(shù)的瞬時值，有這種效用件 的儀器也就被稱作指示儀器。效用件能將被測參數(shù)變化歷程記錄下來的儀器稱為 記錄式儀器。在記錄式儀器中，除了以記錄筆的運動來反映被測參數(shù)的變化外， 還需要另一個作相應(yīng)運動的部件， 這樣才能作出函數(shù)的圖形。在現(xiàn)有的條件下此 類部件已被打印機(jī)等顯示輸出設(shè)備所代替。記錄式儀器所能反映的是被測參

7、數(shù)在各個瞬時的變化情況，但有時需要知道被測參數(shù)對時間的積分。例如，在測定流量時，不僅要知道流量的瞬時值，而且 還要知道在某個時間間隔內(nèi)流過的總流量，如以q表示瞬時流量（m/s），則la 飛 就是從時間tl到t2間隔內(nèi)流過的總流量，但這畢竟比較麻煩，為此可以使儀器 的效用件自己進(jìn)行積分，這樣的測量儀器稱積分式累計儀器，如流量計、電度表 等。此外，按照效用件的功能來分類的還有：數(shù)字式儀器、信號式儀器、電接觸 式儀器、調(diào)節(jié)式儀器，等等。測量儀表按其用途可分為范型儀表和實用儀表兩類。范型儀表是準(zhǔn)備用以復(fù)制和保持測量單位， 或是用做進(jìn)行各種測量儀表校驗 和刻度工作的儀表。這類儀表的準(zhǔn)確度很高，對它保養(yǎng)和

8、使用有較高的要求。實用儀表是供實際測量使用的儀表，它又可分為實驗室用儀表和工程用儀表。前者必須要提供關(guān)于它們讀數(shù)的校正曲線或數(shù)值表，使用時應(yīng)考慮周圍環(huán)境對示值的影響（如溫度、壓力、磁場、振動等）。其測量結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度， 后者并不需要校正資料，它們的準(zhǔn)確度是預(yù)先根據(jù)其結(jié)構(gòu)、制造和運用條件定出。 對它的要求是動作迅速、使用簡單、可靠，其測量結(jié)果能滿足工程測量誤差所允 許的范圍。 隨機(jī)信號的描述：對隨機(jī)信號的特點研究可以看出，隨機(jī)信號是不能用確定的數(shù)學(xué)關(guān)系來描述 的，不能預(yù)測其未來的任何瞬時值，任何一次檢測值只代表在其變動范圍中可能 產(chǎn)生的結(jié)果之一，但其值的變動服從統(tǒng)計規(guī)律。描述隨機(jī)信號必須用

9、概率和統(tǒng)計 的方法。對隨機(jī)信號按時間歷程所作的各次長時間觀測記錄為樣本函數(shù)。樣本函數(shù)在有限時間上的部分稱為樣本記錄。在同一試驗條件下，全部樣本函數(shù)的信號 （總體）就是隨機(jī)過程。隨機(jī)過程的各種平均值（均值、方差、均方值和均方根 值等）是按集合平均來計算的。集合平均的計算不是沿某個樣本的時間軸進(jìn)行， 而是將集合中所有樣本函數(shù)對同一時刻的觀測取平均。為了與集合平均相區(qū)別， 把按單個樣本的時間歷程進(jìn)行平均的計算稱為時間平均。隨機(jī)過程有平穩(wěn)過程和非平穩(wěn)過程之分。所謂平穩(wěn)隨機(jī)過程是指其統(tǒng)計特征參數(shù)不隨時間變化的隨機(jī)過 程，否則為非平穩(wěn)隨機(jī)過程。在平穩(wěn)隨機(jī)過程中，若任一單個樣本函數(shù)的時間平 均統(tǒng)計特征等于該

10、過程的集合平均統(tǒng)計特征， 這樣的平穩(wěn)隨機(jī)過程叫各態(tài)歷經(jīng)過 程（遍歷性）隨機(jī)過程。工程上所遇到的很多信號具有各態(tài)歷經(jīng)性，有的雖不是 嚴(yán)格的各態(tài)歷經(jīng)過程，但也可以當(dāng)作各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程來處理。事實上，一般的隨機(jī)過程需要足夠多的樣本函數(shù)（理論上應(yīng)為無限多個）才能描述它，而要進(jìn)行大量的觀測來獲取足夠多的樣本函數(shù)是非常困難或做不到的。實際的測試工作常把隨機(jī)信號按各態(tài)歷經(jīng)過程來處理，進(jìn)而以有限長度樣本記錄的觀察分析來判 斷，估計被測對象的整個隨機(jī)過程。 也就是說：在測試工作中常以一個或幾個有 限長度的樣本記錄來判斷整個隨機(jī)過程，以其時間平均來估計集合平均。隨機(jī)信 號廣泛存在于工程技術(shù)的各個領(lǐng)域中。確定信號一

11、般是在一定條件下出現(xiàn)的特殊 情況，或者是忽略了次要的隨機(jī)因素后抽象出來的模型。測試信號總是受到環(huán)境 噪聲污染的。故研究隨機(jī)信號具有普遍、現(xiàn)實的意義。綜上所述，加上對燃油噴 射裝置壓力系統(tǒng)的分析可以知道。油管殘留壓力測試裝置所測的油管殘留壓力， 同樣也是隨機(jī)信號。以上就是對測量控制系統(tǒng)的概述。第五章殘留壓力測量裝置的研制壓力和流量等流體參量的測量，在眾多工程領(lǐng)域中都具有十分重要的意義。各種壓力和流量測量裝置盡管在原理或結(jié)構(gòu)上有很大差別，但它們的共同特點是都有中間轉(zhuǎn)換元件，以便把流體的壓力、 流量等參量轉(zhuǎn)換為中間機(jī)械量，然 后再用相應(yīng)的傳感器將中間機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量輸出。 這種中間轉(zhuǎn)換元件對測量裝

12、置的性能有著重要的影響。另一個特點是壓力和流量測量中， 測量裝置的測量精 度和動態(tài)響應(yīng)不僅與傳感器本身及由它所組成的測量系統(tǒng)的特性有關(guān)，而且還和由傳感器、連接管道等組成的流體系統(tǒng)的特性有關(guān)。在非電量測試技術(shù)中，首先遇到的是將各種非電量變換為電量， 我們稱能夠 完成這種變換功能的裝置為傳感器。傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 如果沒有傳感器對原始參數(shù) 進(jìn)行精確可靠的測量，那么無論是信號轉(zhuǎn)換或信息處理， 或者最佳數(shù)據(jù)的顯示與 控制都是不可能實現(xiàn)的。傳感器也可以認(rèn)為是人類感官的延伸，因為借助傳感器可以去探索那些人們 無法用感官直接測量的事物，例如，用熱電偶可以測得熾熱物體的溫度； 用超聲

13、波探測器可以測量海水深度；用紅外遙感器可從高空探測地面上的植被和污染情 況，等等。因此，可以說傳感器是人們認(rèn)識自然界的有力工具，是測量儀器與被 測事物之間的接口。在工程上也把提供與輸入量有給定關(guān)系的輸出量的器件，稱為測量變換器。 傳感器就是輸入量為被測量的測量變換器。傳感器處于測試裝置的輸入端，其性能將直接影響著整個測試裝置的工作質(zhì) 量。5.1殘留壓力測量裝置的原理為了精確地測定高壓油管中的殘留壓力，我們在查閱了大量資料的基礎(chǔ)上， 并參照噴油泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計了一種專門用于測量殘留壓力的測量裝置。 柱塞 二開有二百四十度的環(huán)槽，并通過一隊圓錐直齒輪與油泵凸輪軸同步轉(zhuǎn)動， 柱塞 套上裝有壓力表和

14、應(yīng)變式傳感器。當(dāng)油泵與殘留壓力測量裝置連接的那一缸即將 進(jìn)入供油狀態(tài)時，柱塞的密封面將測量油路與油泵高壓油路切斷。供油結(jié)束后， 柱塞上的環(huán)槽使得測量油路與高壓油管相同。這樣，壓力表和傳感器就采集到了 供油結(jié)束時期高壓油管中的殘留壓力?？梢詮膲毫Ρ淼谋肀P上直接讀取壓力數(shù) 值，也可以以此觀察壓力的變化趨勢。由傳感器采集、信號轉(zhuǎn)換儀轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處 理儀記錄下來的壓力波形，可以得到在一定工況下，一段凸輪軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)壓力 波動的情況?？梢娺@兩種記錄方式各有所長。5.2相位調(diào)整要測量與油泵某一缸連接的高壓油管的殘留壓力；需先轉(zhuǎn)動油泵凸輪軸，將該缸轉(zhuǎn)到供油始點位置；再將殘留壓力測量裝置轉(zhuǎn)到附圖1 (b)所示的

15、位置。然后，將油泵試驗臺動力輸出端與殘留壓力測量裝置傳動軸的一端、殘留壓力測量裝置傳動軸的另一端與油泵凸輪軸，用聯(lián)軸節(jié)連接起來。這樣，就把殘留壓力測量裝置的相位與油泵的相位對應(yīng)起來了。5.3測量線路測量殘留壓力所作用的傳感器是應(yīng)變式傳感器。導(dǎo)體受機(jī)械變形時，其電 阻值發(fā)生變化，稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。應(yīng)變式傳感器就是用以上原理工作的。對于大多數(shù)作為應(yīng)變片金屬絲的材料來說，其電阻絲電阻變化率窄 在彈性范圍內(nèi)可用下式表示：式中k為常數(shù)，其值約在.1.63.6之間； =1為應(yīng)變。此式表示金屬電阻絲電阻變化率 dR與應(yīng)變&成線性關(guān)系，而應(yīng)變靈敏系數(shù) k即為此直線的斜率，這就是電阻應(yīng)變片測量應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。半

16、導(dǎo)體應(yīng)變片最突出的優(yōu)點是靈敏系數(shù)高， 根據(jù)不同的半導(dǎo)體材料，ks=30 175,它比常用的金屬絲電阻應(yīng)變片的靈敏數(shù)系(一般k=2)大幾十倍，于是在應(yīng)變片的應(yīng)用上提供了很大方便。此外，如機(jī)械滯后小，橫向效應(yīng)小以及它本身的體積小等優(yōu)點，擴(kuò)大了它的使用范圍。但半導(dǎo)體應(yīng)變片目前還存在如下缺點：溫度穩(wěn)定性差。不僅因為半導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)大，而且它的靈敏系 數(shù)隨溫度的變化而有相當(dāng)大的變化。在大應(yīng)變作用下，靈敏系數(shù)的非線性較大，同時，由于半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)高，在承受應(yīng)變作用時引起的電阻變化就大，如靈敏系數(shù)高，在承 受應(yīng)變作用時引起的電阻變化就大，如靈敏系數(shù)為130的半導(dǎo)體應(yīng)變片，在承受1000卩的作

17、用時，其電阻變化率厶R/R可達(dá)13%在這種情況下， 不僅應(yīng)變片靈敏系數(shù)本身失去線性，而且應(yīng)變儀常用的等臂惠斯頓電橋也 將達(dá)到6%勺非線性誤差，所以使用半導(dǎo)體應(yīng)變片測量較大的應(yīng)變時，對測 量儀器本身亦應(yīng)采取措施，以配合半導(dǎo)體應(yīng)變片的應(yīng)用，如用高阻抗恒流電源作電橋供電和采用具有高橋臂比的恒壓電橋等。由于半導(dǎo)體應(yīng)變片的溫度穩(wěn)定性差， 使用時必須采取溫度補(bǔ)償措施，以消除 由溫度引起的零漂或虛假信號。應(yīng)變式傳感器的溫度補(bǔ)償是一個不可忽視的問題，因為應(yīng)變片作為敏感元件測量構(gòu)件的變形時，總是希望應(yīng)變片的電阻變化與應(yīng)變之間有單值函數(shù)關(guān)系，但實際上電阻的變化受溫度變化的影響很大。在實際工作中，為了減小甚至消除這

18、種溫度變化的影響， 常采用橋路補(bǔ)償和 應(yīng)變片自補(bǔ)償?shù)姆椒▉磉M(jìn)行溫度補(bǔ)償。目前常用的應(yīng)變式壓力傳感器有懸鏈膜片-應(yīng)變筒式、平膜片式和管式等。 它們的共同特點是利用粘貼在彈性敏感元件上的應(yīng)變片，感測其受壓后的局部應(yīng) 變，從而測得流體的壓力。油管殘留壓力測量裝置采用 的BPR-2/100型傳感器，就是懸鏈膜片-應(yīng)變筒 式應(yīng)變式壓力傳感器。當(dāng)傳感器的膜片受到流體壓力作用時，圓筒受到壓縮，產(chǎn)生應(yīng)變。在圓筒薄壁部分的外表面上，沿軸向粘貼工作應(yīng)變片，沿橫向粘貼溫度 補(bǔ)償片，工作片和補(bǔ)償片接成半橋，通過相應(yīng)的測量電路，即可得到與被測壓力 成正比的電壓（或電流）輸出。這種傳感器的承壓膜片以應(yīng)變筒直徑分為內(nèi)、外兩

19、部分，其徑向剖面呈懸鏈AE線形，膜片的抗彎剛度很小。這樣，應(yīng)變筒的軸向壓應(yīng)變可由下式估算：AE式中P被測壓力（Pa）A應(yīng)變筒的橫截面積（mi）N/ m2)EN/ m2)A承壓膜片的有效工作面積在外殼內(nèi)徑確定的情況下，應(yīng)變筒外徑越大則承壓膜片的有效工作面積也越 大，這對提高傳感器的靈敏度有利。 但應(yīng)變筒外徑增大，應(yīng)變筒與膜片的接觸面 積就要增加，從而使溫度影響增大。一般設(shè)計成小圓面積略小于大圓面積的三分 之一，在這種情況下，承壓膜片的有效面積略小于總面積的三分之二。懸鏈膜片壓力傳感器的線性誤差較大。包括非線性、回程誤差和蠕變再內(nèi)的 總線性誤差一般為1%較好的情況下可達(dá)0.5%左右。除了它有一般應(yīng)

20、變式傳感 器中產(chǎn)生線性誤差的因素之外，這種傳感器承壓膜片的有效工作面積隨壓力的增 大而減小，以及在壓力作用下膜片邊緣部位出現(xiàn)相當(dāng)大的局部彎曲應(yīng)力，都是產(chǎn)生非線性的重要原因。當(dāng)應(yīng)力超過材料屈服限時，就會出現(xiàn)回程誤差、蠕變等問題。上述所有因素引起的線性誤差，都是隨著膜片直徑的增大而減小。這種壓力傳感器的靈敏度和固有頻率都要比相同直徑的平膜片式傳感器高 的多，它的固有頻率一般在 3050kHz的范圍內(nèi)。綜合上述內(nèi)容，可以得出這樣一個結(jié)論，就是傳感器受壓力作用，產(chǎn)生微 應(yīng)變。由應(yīng)變儀將微應(yīng)變量的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化。 將電壓信號送入數(shù)據(jù)處理 儀。由模擬量/數(shù)字量（A / D ）轉(zhuǎn)換板轉(zhuǎn)換，就得到了壓力

21、的數(shù)字量。測量高壓油管泵端、嘴端壓力的傳感器是壓電式傳感器。壓電傳感器的工作原理是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)的。有些結(jié)晶物質(zhì)沿它的某個結(jié)晶軸受到力的作用時，其內(nèi)部有極化現(xiàn)象出現(xiàn)， 在它的表面上有電荷集結(jié)，其大小和作用力的大小成正比，這種效應(yīng)稱為正壓電 效應(yīng)。反之，如果在晶體的某些表面之間加上電場， 在晶體內(nèi)部也產(chǎn)生極化現(xiàn)象， 同時晶體產(chǎn)生變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的晶體稱為壓電晶 體。作為壓電傳感器材料的壓電晶體有：石英晶體、酒石酸鉀鈉、鈦酸鉛等鉛系 多晶體燒結(jié)而成的陶瓷等。在晶體切片的電軸方向?qū)ζ涫┘訅毫蚶r都會在垂直于該軸面上集結(jié) 電荷，電荷可從緊貼于兩晶體面上的金屬極

22、板用引線傳出，作為壓電傳感器的輸 出。為了提高輸出，在壓電傳感器中，一般很少將壓電晶體單片使用，而往往采 用兩片以上組合在一起組成一個傳感器。 由于壓電晶片是有極性的，所以有兩種 組合方式，一種是將晶片同極性的晶面緊貼在一起作一個輸出端，兩邊的電極用導(dǎo)線連接后作為輸出的另一端，形成“并聯(lián)組合”。另一種組合是將正負(fù)電荷集 中在上下極板，而中間晶面上的電荷則互相抵消，形成“串聯(lián)組合”。從上述兩種組合方式中可以看出：并聯(lián)組合中輸出的電荷大，輸出電容大， 輸出阻抗低，時間常數(shù)大，故適于電荷作為輸出的場合。而在串聯(lián)組合中輸出電 壓大，輸出電容小，阻抗高以及時間常數(shù)小，故適于以電壓作為輸出信號和測量 電路

23、輸入阻抗很高的場合。從壓電效應(yīng)來說，壓電傳感器產(chǎn)生的電荷量 Q屬于靜電性質(zhì)的現(xiàn)象。此電荷 量Q的大小是無法用一般儀表測得的， 這是因為一般儀表的輸入阻抗有限， 壓電 晶片上產(chǎn)生的電荷將通過測量電路的輸入電阻泄漏掉。測量電路的輸入阻抗愈 高，被測參數(shù)的變化愈快（即頻率愈高），則所測的結(jié)果就愈接近電荷的實際變 化。由此可見，為了減小測量誤差，要求壓電傳感器測量電路必須是高輸入阻抗 的放大器，通常是在放大器與變換器之間加入高阻抗的前置放大器。為了克服由于電纜長度影響傳感器的靈敏度， 發(fā)揮利用壓電效應(yīng)作為傳感器 的優(yōu)點，壓電傳感器應(yīng)與電荷放大器匹配。 它是一種以輸出電壓與輸入電荷成正 比的前置放大器。

24、在采用電荷放大器的情況下，壓電傳感器視為一個電源。電荷放大器是一個 高增益的、具有反饋電容 Cf的運算放大器。當(dāng)略去電阻 R時，其等效電路如下 圖所示：圖3中A為運算放大器，其開環(huán)增益為 A，C為反饋電容。由圖可知，此 放大器是一個電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，從放大器輸入端看，相當(dāng)于C（ 1+A）的反饋輸入阻抗和輸入端阻抗并聯(lián)。反饋電容G在輸入端的作用增加了（ 1+A）倍，這就增大了輸入回路的時間常數(shù)，當(dāng)壓電傳感器受外力作用產(chǎn)生電荷 Q時，將向 所有電容充電，此時放大器輸入端的電壓為為：e=Q/Cp+Cc+Ci+（1+A）Cf當(dāng)A遠(yuǎn)大于1時e i =Q/ Cf .A放大器的輸入電壓eo為ec=- e

25、i .A=-Q/ C f式中的負(fù)號表示本極的輸出與輸入極性相反。此式還說明電荷放大器的輸 出電壓僅和電荷量及反饋電容量有關(guān)，對于放大系數(shù)A及電纜分布Cc的變化不再影響放大器的輸出，這是電荷放大器的顯著特點。一般對于長電纜時取A Cf大于100G即可使電纜分布電容對測量的靈敏度無明顯影響。但是 C值選得過大 也會影響靈敏度下降。此外，當(dāng)電荷放大器與壓電傳感器連接使用時， 其下限頻 率（時間常數(shù)）只由電荷放大器決定，目前國內(nèi)生產(chǎn)的電荷放大器的下限頻率已 達(dá)1.6 x10-6Hz,這對實際測量和準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定是很重要的。通過以上的分析，可以知道，本測量裝置所用的信號轉(zhuǎn)換儀是電荷放大器。 電荷放大器將傳感

26、器傳輸來的電荷量信號轉(zhuǎn)換為電壓信號送入數(shù)據(jù)處理儀。凸輪軸轉(zhuǎn)角信號是由霍爾元件始點信號傳感器產(chǎn)生的。5.4試驗結(jié)果分析禾U用高壓油管殘留壓力測量裝置和其它電測儀器，我們對日本DDK公司的A型泵進(jìn)行了電測試驗。試驗項目有高壓油管泵端壓力，嘴端壓力和殘留壓力。 通過試驗得到這樣的結(jié)論：我們一般將泵端、嘴端壓力波形中的最低點（一般是供油前一段壓力），當(dāng)作壓力零點。事實上這一段壓力并不為零，而恰恰是殘留 壓力的數(shù)值。供油開始前，殘留壓力傳感器與嘴端壓力傳感器的采樣相同，兩個壓力相等，以這點為基準(zhǔn)，泵端壓力波形與殘留壓力波形迭加， 嘴端壓力波形與 殘留壓力波形迭加，才是泵端壓力、嘴端壓力的實際波形。當(dāng)油泵

27、轉(zhuǎn)速為300RPM 油嘴開啟壓力為17.5MPA而最高嘴端壓力只有15.6MPA低于油嘴開啟壓力。 但把嘴端壓力波形與殘留壓力波形迭加之后，最高嘴端壓力可接進(jìn)21MPA就大大高于油嘴開啟壓力了。這樣就可以解釋在油嘴已噴油的工況下， 測出的油管嘴 端壓力低于油嘴開啟壓力的現(xiàn)象了。我們曾嘗試用所里現(xiàn)有的儀器來測殘留壓力。采用應(yīng)變式傳感器與壓電式 傳感器串接在油管嘴端。從測量壓力的曲線來看，應(yīng)變式傳感器以其所測壓力波 形的最低點作為其記錄零線。如果認(rèn)為此點為實際零線，那么噴油前一段穩(wěn)定的 壓力就應(yīng)該為殘留壓力了。從曲線上看這段壓力為 2.64MPA但用殘留壓力測量 裝置測同工況下的殘留壓力，測得結(jié)果

28、殘留壓力均在7MPA左右。因此用應(yīng)變式傳感器裝在高壓油管端部，并不能測得殘留壓力。接殘壓裝置與不接殘壓裝置測得的同一轉(zhuǎn)速下的泵端、嘴端壓力波形，盡 管兩次測得的對應(yīng)最大值不同，但嘴端與泵端的壓力差值基本相同， 可見裝上殘 壓裝置后并不影響高壓油管的壓力。目前，許多研究報告表明，高壓油管殘留壓力的研究對柴油機(jī)供油系統(tǒng)噴 射過程的研究有著重要的意義。如空泡和噴射過程的穩(wěn)定性等問題的研究中， 只 要殘留壓力不低于燃油中輕餾份的飽和蒸汽壓力，就不會出現(xiàn)蒸汽空泡；而高壓油管中殘留壓力的穩(wěn)定性就決定了噴射過程的穩(wěn)定。因此，殘留壓力的研究，不僅在科研機(jī)構(gòu)中得到重視，而且越來越多的生產(chǎn)部門作為開發(fā)新品時參數(shù)選

29、擇的依據(jù)。因此，我們開發(fā)的這個殘留壓力測量裝置，不僅對提高油泵多參數(shù)測試精 度有重要意義，也為噴油系統(tǒng)的研究和設(shè)計，提供了新的測試手段。5.5校驗壓電壓力傳感器我們采用本所現(xiàn)有的儀器，比較了壓電式壓力傳感器與應(yīng)變式壓力傳感器的 壓力測量值。目的是觀察壓電式壓力傳感器經(jīng)過這么多年的使用靈敏度是否有變 化。首先，用活塞式壓力計標(biāo)定應(yīng)變式壓力傳感器。再用電荷標(biāo)定器 （AVL3054-A01CHARGCALIBRATOR根據(jù)所用的壓電傳感器的靈敏度數(shù)值，標(biāo) 定壓電式傳感器。然后，將經(jīng)過標(biāo)定的壓電式傳感器與應(yīng)變式傳感器串接在高壓 油管的嘴端，如附圖十七，接線、安裝，進(jìn)行試驗。附圖十八為測出的在油泵轉(zhuǎn) 速

30、為800RPM全油門工況下的嘴端壓力曲線。壓電式傳感器測得的最高壓力； Ppma=26.159MPA應(yīng)變式傳感器測得的最高壓力 Psma=25.250MPA 兩者的相對誤差為：P pm ax - Psm axP pm ax - Psm axP sm ax100%26.159- 25.250100%3.6%25.250偏差并不大。再比較兩者波形，壓電式壓力傳感器的動態(tài)響應(yīng)快，因此尖 波較多，但兩者的波形變化趨勢是相同的。根據(jù)試驗結(jié)果，可以說，壓電式壓力傳感器的靈敏度變化不大。5.6相關(guān)油管嘴端壓力與針閥體壓力室壓力高壓油管嘴端壓力不同于針閥體壓力室的壓力（以下稱嘴腔壓力） 。由于 壓力波在高壓油

31、路的傳播，嘴端壓力與嘴腔壓力存在相位差，兩者隨轉(zhuǎn)速， 負(fù)荷 變化的趨勢基本一致，嘴腔壓力要高于嘴端壓力。我們一般說的油嘴開啟壓力，是在油嘴試驗臺上手動加壓測出的。從其測 量儀表與油路的聯(lián)接方式來看，這個壓力是油管嘴端壓力，不是嘴腔壓力。因此, 嘴端壓力與油嘴開啟壓力是可以直接比較的。第六章測試精度在一定的條件下，某物理量客觀存在的真實數(shù)值稱為這個物理量的真值，通常用A表示。測量就是希望得到待測物理量的真值。但是測量總是依據(jù)一定的理論方法， 在一定的環(huán)境條件中，使用一定的儀器， 由一定的人來進(jìn)行的。由于理論方法的 近似性、環(huán)境條件的不穩(wěn)定性、實驗儀器靈敏度的局限性以及實驗者的操作熟練 程度等等因

32、素的影響，甚至物理量本身存在變化，待測物理量的真值是不可能得 到的。也就是說，測量結(jié)果總是真值的近似值，它們之間總會存在一定的差異， 這種差異稱為待測物理量的測量誤差， 通常用&來表示。如果用X表示待測物理 量的測得值，我們定義誤差的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：& = X- A顯然，由于X可能比A大，也可能比A小，所以&可能是正值，也可能是負(fù)值。在任何測量中都存在誤差，這是絕對的，不可避免的。當(dāng)對某一參數(shù)進(jìn)行多 次測量時，盡管所有的條件都相同，而所得到的測量結(jié)果卻往往并不完全相同， 這一事實表明了誤差的存在。但也有這樣的情況，當(dāng)對某一參數(shù)進(jìn)行多次測量時， 所得測量結(jié)果均為同一數(shù)值。這并不能認(rèn)為不存在測量誤差

33、，可能因所使用的測 量儀器靈敏度太低，以致沒有反映出應(yīng)有的測量誤差，此時誤差值完全可能是很 大的。在測量過程中產(chǎn)生誤差的因素是多種多樣的， 如果按照這些因素的出現(xiàn)規(guī)律 以及它們對測量結(jié)果的影響程度來區(qū)分，可將測量誤差分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差、 過失誤差三類。系統(tǒng)誤差：在同一條件下(理論方法、儀器、環(huán)境和觀測者不變)多次測量某一物理量 時，數(shù)值不變或按照某一規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。產(chǎn)生的原因大致有以下幾個方面：儀器誤差 這是由于儀器制造本身的缺陷或沒有按照規(guī)定要求調(diào)節(jié)， 使 用造成的誤差。例如米尺的刻度不均勻，天平砝碼質(zhì)量不準(zhǔn)確，電表使用前沒調(diào)好零點等等，都會造成這種誤差。只要設(shè)法改進(jìn)儀器的設(shè)

34、 計制造，嚴(yán)格按規(guī)定要求調(diào)節(jié)使用儀器，就可能減小儀器誤差。安裝誤差由于測量儀器安裝使用不正確而產(chǎn)生的誤差。條件誤差 在測量過程中，某些對測量結(jié)果有明顯影響的外界環(huán)境 (如 大氣壓力、溫度、濕度、電磁場等)不同而引起的誤差。 理論方法誤差 這是由于測量方法或計算方法不當(dāng)所形成的誤差，或是由于測量和計算所依據(jù)的理論本身不完善等原因而導(dǎo)致的誤差。有時，也可能由于對被測量定義不明確而形成的一種理論誤差。個人誤差 也稱操作誤差由于測量者的身理特點或固有習(xí)慣而引入的 誤差。如有人估讀數(shù)偏高，有的人卻總是偏低。又如在田徑比賽中， 手動計時與電動計時相比可能有 0.24秒的誤差，這樣的誤差可以通過 多次正確訓(xùn)

35、練后使之減少，或?qū)y量結(jié)果進(jìn)行修正。動態(tài)誤差在測量迅變量時，由于儀器指示系統(tǒng)的自振頻率、阻尼、 以 及與被測迅變參數(shù)之間的關(guān)系而產(chǎn)生的振幅和相位誤差。上述分類并不很嚴(yán)格，一個具體的誤差往往可以歸入這一類， 也可以歸到另 一類，有時也可將系統(tǒng)誤差分為恒值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差二類。 但重要的是： 系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)一般是有規(guī)律的， 其產(chǎn)生的原因往往是可知的或能掌握的。 一般 地說，應(yīng)盡可能設(shè)法預(yù)見到各種系統(tǒng)誤差的具體來源，并且極力消除其影響； 其 次是設(shè)法確定或估計出未能消除的系統(tǒng)誤差之值。 關(guān)于子系統(tǒng)誤差的處理，一般 是屬于技術(shù)上的問題。測量時，如果系統(tǒng)誤差很小，那么測量結(jié)果就是相當(dāng)準(zhǔn)確的，測量的

36、準(zhǔn)確度 由系統(tǒng)誤差來表征。系統(tǒng)誤差愈小，表明測量的準(zhǔn)確度愈高。偶然誤差在同一條件下多次測量同一物理量時，測量結(jié)果仍會出現(xiàn)一些無規(guī)律的起 伏。這種數(shù)值和符號均隨機(jī)變化的誤差，稱為偶然誤差，也稱隨機(jī)誤差。偶然誤差是由于實驗中許多不可預(yù)測的偶然因素造成的。如溫度、濕度的微小起伏，電源電壓的隨機(jī)波動，外來的雜散電磁場，不規(guī)則的振動，氣流的擾動 等等，都會使實驗中的物理現(xiàn)象和儀器的性能發(fā)生隨機(jī)的變化，以使測量結(jié)果在真值附近隨機(jī)地漲落。因為偶然誤差是由許多未知的或微小的因素綜合影響的結(jié)果，所以這些因素出現(xiàn)與否以及它們的影響程度都是難以確定的。偶然誤差在數(shù)值上有時大，有時小，有時正，有時負(fù)，其產(chǎn)生的原因一般

37、不詳，所以無法在測量過程中加以控制 和排除，即偶然誤差必然存在于測量結(jié)果之中。但當(dāng)在等精度（用同一儀器按同 一方法由同一觀測者進(jìn)行測量）條件下， 對同一測量參數(shù)作多次測量，若測量次 數(shù)足夠多，則可發(fā)現(xiàn)偶然誤差完全服從統(tǒng)計定律。 誤差的大小以及正負(fù)誤差的出 現(xiàn)，完全由概率決定，沒有理由認(rèn)為誤差偏向一方比偏向另一方更為可能。 因此， 誤差與測量的次數(shù)有關(guān)，隨著測量次數(shù)的增加，偶然誤差的算術(shù)平均值將逐漸接 近于零。因而，多次測量結(jié)果的算術(shù)平均值將更接近于真值。粗大誤差粗大誤差是指在一定條件下測量結(jié)果顯著地偏離其實際值所對應(yīng)的誤差。例如，讀錯刻度值、記錄錯誤、計算錯誤等。此類誤差無規(guī)則可尋，只要多方注

38、意， 細(xì)心操作，粗大誤差就可以避免。 在處理數(shù)據(jù)中，如發(fā)現(xiàn)某次測量結(jié)果所對應(yīng)的 誤差特別大或特別小時，應(yīng)認(rèn)真判斷該誤差是否屬于粗大誤差，如屬粗差，該值應(yīng)舍去不用。由于在任何測量中，誤差都是不可避免地存在著，因此對所得到的每一測量 結(jié)果必須指出其誤差范圍，否則該測量結(jié)果就無價值。測量誤差分析就是研究在 測量中所產(chǎn)生誤差的大小、性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，以便對測量精度做出評價。用壓電式壓力傳感器測壓的測量系統(tǒng)的物理量轉(zhuǎn)換過程如下:電荷放大器A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換板圖電荷放大器A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換板圖4其中：AVL8QP300型壓電傳感器的儀器誤差eip 1%AVL3059電荷放大器的誤差e2p 土 0.05%12位A/

39、D轉(zhuǎn)換板的轉(zhuǎn)換精度- 1-1即 _22 _4096 該測量系統(tǒng)誤差：24096ep=1- （ 1- e ip） （ 1- e 2p） （ 1- e 3p）1-（1- （土 1-（1- （土 1%）（ 1- （土 0.05%）（ 1-（= 1.07%4096）應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變儀應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變儀即 ep土 1.07%用應(yīng)變式壓力傳感器測壓的測量系統(tǒng)的物理量轉(zhuǎn)換過程如下:A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換板圖5其中：BPR-2/100型應(yīng)變式壓力傳感器的儀器誤差：e1S 2%CDV-110A型應(yīng)變儀的線性誤差e2S= 0.1%12位A/D轉(zhuǎn)換板的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度e 仁%-尹- 4096該測量系統(tǒng)也是串聯(lián)式測量系統(tǒng)

40、，因此其測量系統(tǒng)的測量精度es=1- (1- e S1) (1- e S2)(1- e S3) 1- (1- ( 2% ) (1- ( 0.1%) (1- (一 4096)= 2.12%以壓電式壓力傳感器測出的泵端壓力、嘴端壓力的波形分別與用應(yīng)變式壓 力傳感器測壓的殘留壓力波形迭加，得到的泵端壓力，嘴端壓力的測量精度：e=ep+es（土 1.07%） +（ 2.12%） = 3.19%即若測得泵端最高壓力為 40MPA則誤差小于土 1.276MPA這一精度達(dá)到 了我所對油管殘留壓力測試的精度要求即“泵端壓力、嘴端壓力的測量精度為 4%的要求。殘留壓力是用BPR-2/100型應(yīng)變式壓力傳感器測量

41、的，其測量精度為es 2.12%,即若殘留壓力為10MPA寸，測量誤差小于土 0.2MPA這也達(dá)到了我所對 油管殘留壓力測量誤差為土 0.3MPA的要求第七章機(jī)械傳動選用及設(shè)計計算考慮到油管殘留壓力試驗裝置的特殊性， 采用了圓錐直齒輪一級傳動，并用 花鍵聯(lián)軸器與油泵試驗臺相連，專用聯(lián)軸節(jié)與測試油泵相連的方式進(jìn)行布置。它 有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的特點。齒輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械中應(yīng)用最廣的傳動機(jī)構(gòu)之一。與其他傳動機(jī)構(gòu)相比，其主 要特點是：傳動比穩(wěn)定，壽命較長，效率較高，適用的周速和功率范圍廣，并可 實現(xiàn)任意兩軸間的傳動；但要求較高的制造和安裝精度，成本較高，且高速運轉(zhuǎn)時噪聲較大。錐齒輪用于兩相交軸間的傳動。一

42、對錐齒輪的傳動相當(dāng)于一對節(jié)圓錐作純 滾動。錐齒輪有分度圓錐，齒頂圓錐，齒根圓錐和基圓錐。按照分度圓錐上齒的 方向，錐齒輪可分為直齒、斜齒和曲齒三種。直齒錐齒輪的設(shè)計、制造和安裝都 較簡單，應(yīng)用較廣。曲齒錐齒輪傳動平穩(wěn)，承載能力高，常用于高速重載傳動， 但設(shè)計、制造比較復(fù)雜。由于本裝置是一級傳動，結(jié)構(gòu)相對較簡單所以采用直齒 圓錐齒輪傳動。圓錐齒輪的計算：此畢業(yè)設(shè)計為畢業(yè)答辯通過的優(yōu)秀畢業(yè)論文，完整說明書和全套設(shè)計圖紙請加扣扣：3257841604Microsoft lord 文檔! 岀油接頭A4a005001. 4-e AutoCAD 國形圓錐齒輪主動 A42a0014.張gAutoCAD 圖形

43、柱塞A42005010Z.険AutoCAD EWMicrosoft lord 文檔! 岀油接頭A4a005001. 4-e AutoCAD 國形圓錐齒輪主動 A42a0014.張gAutoCAD 圖形柱塞A42005010Z.険AutoCAD EW49 13燃油系統(tǒng)團(tuán)AO.毗AutoCAD 圍形152 KB殼體A0200500L8. JwgAutoCAD 圖形104 KB殘壓測量裝置A1200500.血召 Aut&CMJ 圖舷燃油噴射裝置設(shè)計.：口一IDWGf&sAutoCAD快速加茲.17 KB從動軸A320050005. XAutoCAD 圉形柱塞套A220050iai 血g kutcCA

44、E 圍形軸 A32aa50013.血 g kut oCAL 崗理42 KB螺塞 A22aasooie.盹kutoCAD 圖形44 KB花鍵聯(lián)軸器 A420050D19. dwg kut t.CAB 國形taCAD圖形40 KB壓A420050007l dwgAvUCM）圖形5T KB柱塞偶件A4200S01.盹 AutoCAD 圖磁 圓錐齒輪從動40CrA411050aaS.AutoCAD 閣形 聯(lián)釉蒞A121050003 dwg AutoCAD 圖形 端蓋部件A42D050002 觸匡 AtilaCAD 團(tuán)形第八章設(shè)計小結(jié)通過這一油管殘留壓力測試裝置的設(shè)計，我認(rèn)識到隨著科學(xué)技術(shù) 的迅猛發(fā)展，

45、內(nèi)燃機(jī)測試技術(shù)已成為深入研究內(nèi)燃機(jī)性能及結(jié)構(gòu)不可缺 少的手段。對內(nèi)燃機(jī)有關(guān)參數(shù)的測試方法、測試系統(tǒng)、測試儀表以及測 量結(jié)果的誤差分析和數(shù)椐處理知識，已成為整個內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)研究的一個 重要組成部分。通過這一油管殘留壓力測試裝置的設(shè)計，使我懂得了測試技術(shù)不僅 是一項理論性較強(qiáng)的技術(shù),更是一項涉及到機(jī)械、電氣、電子、傳感器 及計算機(jī)等多個學(xué)科的實用技術(shù)，它是由各種技術(shù)相互交叉、滲透、有 機(jī)結(jié)合的一門綜合性學(xué)科，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性和實用性。通過對油管殘留壓力測量裝置的設(shè)計研究，可以得出如下結(jié)論：本所所采用的壓電式傳感器的靈敏度的標(biāo)定值基本保持不變。高壓油管中的殘留壓力測定應(yīng)是油管泵端壓力，嘴端壓力的測量的 一個組成部分，泵端壓力、嘴端壓力的波形相迭加，才是更準(zhǔn)確的壓 力波形。高壓油管嘴端壓力、針閥體壓力室的壓力的相位，大小均不同。16.齒形裕度 Cf=0.1 X m=O.lx 0.5=0.05齒根圓最小曲率半徑 Remin Remin=0.4 x m=0.2查GB/T3478.1得齒距累積公差Fp=0.054齒形公差