飞机发动机舱中的压力测量

飞机发动机舱中的压力测量

许多工程师认为给航天器的发动机舱做测量工作是一个既美妙但也沮丧的过程。热量,震动,定向和其他多种因素都需要考虑充分。

所以我们该如何开发一个能够持续并准确的读取数据的方法呢?常规的做法是我们会花费长达几个月的时间去做测试,但是,我们仍然需要一个能够挺身而出的测试传感器,在多变的环境下发挥作用,不断产生正确的和可重复的结果。毕竟我们是工程师,追求可重复的结果是职业的必要性。值得庆幸的是,STS提供了完整的压力传感器系列,以满足我们所有的测试需求。其中,测试需求范围包括特定的温度要求,大小限制,密封材料,以及电气输出信号。所有这些需求将在下面的文章中,通过STS压力变送器在测试需求中的表现一起介绍给各位。

我们继续以机舱发动机为例,首先我们调零规整油压。为这次测试选择压力传感器的时候,第一个问题往往是耐热性。在飞机的发动机边上它会变得越来越热;因此,我们必须问自己,传感器可以被单独安装还是需要一个隔热罩?更重要的是,当其他组件的温度越来越高,传感器还能够正常运行起来吗?油压指标的高稳定性是飞行员非常希望看到的!因此,这两点都是非常重要;但不要担心太多。STS压力传感器全系列都有着优异的耐温性,最高可达125℃。这种方案可以最大程度的消除我们的初始的时候对温度的担忧,同时允许传感器安装在发动机室内最合乎逻辑的位置,而且不需要去担心温度的干扰。此外,我们可以任意的摆弄和微调测试传感器的位置,并且不用去担心温度的增加是否会影响我们的测试结果。这为我们构建测试计划提供了非常灵活的支持。

继续在安装位置这个主题上,传感器的尺寸也至关重要。我们试图在圆滑的发动机边上楔入一个笨拙的盒子,来进行了一系列的机油压力测试,这无疑会导致我们对所有测试方面都皱起眉毛。

此外,这个空间位置是寸土寸金。然而,这是一座没有必要去横跨的桥梁,因为STS已经生产出了一个非常紧凑,薄型的压力传感器,而这个传感器使得试验区的安装变得非常方便。由于采用了先进的自定义选项,所以每一个传感器的尺寸都截然不同。然而,他们的尺寸范围一般在50-60mm(2.0-2.4“)之内。这种小尺寸可轻松采用通用的阿德尔夹具固定或其他任何现成的支架,无需花费时间去设计一个自定义安装方式,或者梦想着试图让每个传感器通过极端复杂的设计,都能够找到最佳的位置去读取油压力数据。总而言之,这肯定是我们寻求高效的测试系列时,一个及时和有效的方法。

我们将讨论的最后一个对压力测试极其宝贵的因素是定制化。很多时候,针对这类测试,压力传感器在市场上会有一个明确的经营范围。例如,这个传感器在“这个”压力范围内,在’那个’频率配置下效果最好,并且这一切都只为“特定”的产品做设计。然而,STS压力传感器提供了多个自定义选项,这种定制化让传感器拥有自己专属的能力,让我们不再受到测试的局限。

在我们的例子中,我们当然必须要有既不污染机油,也不会因为不断曝光而降低的密封材料。我们有很多种方案都可以让传感器的密封性达到这种标准,包括使用EPDM和氟橡胶以确保传感器在整个测试过程中以最佳性能运行。或者相反,我们可以选择金属密封方案,以确保正确的测试结果。更重要的是,也许我们需要一个正面膜片连接,用PUR电缆和带20 mA的输出信号一起。STS可以提供准确的组合,以确保连接过程中,电气和输出信号,压力连接和密封件都是我们所需要的。从本质上说,传感器是测试过程中极其重要的环节,绝对不是简简单单的某个测试设置中的一个组件。  

总括来说,我们需要设计出一系列的油压试验;然而在大多数的测试中,许多因素都会被操纵。加热,固定方式,压力范围和其它大量的问题都会在测试的过程中不断地变化。为了解决这一切,我们需要一个能够把这些问题都能涵盖到到测试压力变送器,并且持续不断的收集准确的结果。嗯,我们至少可以为测试方案配备一个STS压力变送器,扼杀这些还处于萌芽状态的问题。

从高温度和压力范围,定制化密封件,工艺接头,电气和信号输出整体设计并考虑这些方面所带来的影响,来确保这是一个可以预配置并且无缝链接您的测试装置的传感器,不再需要通过整个系统重新配置去适配于传感器。 

燃料压力测量 – 材质的选择至关重要

燃料压力测量 – 材质的选择至关重要

腐蚀性液体和气体对生产工艺中使用的压力传感器有着更加严格的要求 。STS产品 ATM.1ST 系列可应用于化工行业的众多领域和有爆炸危险的区域,无论怎样的操作环境,我们的产品都能操作自如。

STS压力变送器显著特点之一:模块化设计结构,可根据不同应用需求,提供多种机械和电气元件组合。

  1. 多种选择,提供最佳匹配方案
  2. 确保测量装置的快速响应

Figure 1: O型圈测量单元组装的压力传感器

图示传感器采用高精度测量芯体O型圈密封 。这种构造支持产品的多样化组合。取决于不同的压力测量介质,可选用多种材质O型圈(氟橡胶,三元乙丙橡胶或全氟醚橡胶),以满足不同应用需求。

Figure 2: 金属底座压力测量单元件

然而像燃料(柴油,汽油等)这类具有腐蚀性介质或高压下的应用中,就不在适用O型圈密封。 在这样的应用中,测量芯体需要焊接在压力端口。 出于这种原因的考虑,STS研发了ATM.1ST系列产品。

这种金属密封可提供多样化的机械设计。在0…20bar 甚至高达0…100 bar 的压力 ,4-20mA输出的情况下,精度可以达到0.05% FS。

而在常规压力0 … 20 bar至0 …700 bar, 4-20 mA或0 – 5/10 V 输出的情况下,常规精度为0.1% 。

模拟量传感器会在两个温度范围内校准:-25… 125°C(标准)或-40 …125°C(可选)。在此范围内,可以保证总误差绝对可以保证总误差<0.4%FS。

 我们的产品以简洁的样式,坚固的外壳和非常高的灵活性为特征,ATM.1ST系列产品有着简洁的外观,坚固的课题和高灵活性特征,可根据客户不同应用需求进行定制化服务。我们的产品非常适用于测试台架 和机械工程等各个领域。

燃料压力测量 – 材质的选择至关重要

使用压力传感技术让污染物排放最小化

召回行动对汽车行业有着意味深长对影响。汽车制造商也在追求如何挽救受损的企业品牌形象和高成本的损失。而另一方面,汽车主的反应是愤怒和不确定的。近年来,关于操纵排放量这类特别重大且轰动的丑闻正在不断的被发掘。政策不断通过新的测试流程来回应这类丑闻所产生的负面影响。

在过去两年内,汽车工业真正引发了召回危机。在美国,2015年一整年,美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)下令召回5100万的车辆。这个数字远远超过同一年的汽车销售数量,尽管如此所召回的车辆并非所有都和被操纵的尾气排放指数有关。这其中有1100万量汽车涉及大众这个汽车制造商所深陷的“Diesel Gate“丑闻。这其中所涉及的损失是巨大的。

成本压力和日益复杂的车辆内部系统,与高度敏感性的错误和产生的召回行动有关。这种挑战主要通过改进和更可靠的控制系统而满足 – 包括制造商和供应商,以及政府方面负责法律规范监督的机构。因此高规格的测量设备是必要的,它可以在各种条件下提供最精确的结果,从而确保最佳的标准资格(或资格后审)。从此,一个主要的积压需求被打开了。

最好的压力测量技术为最好的内燃机而设计

在燃烧发动机的开发过程中,安装高精度的压力变送器是必需的,这可以对燃烧期间做充分的分析,促进对气缸压力的精确测量,以及进气和排气压力过程的测量。因此绝对压力传感器(气体交换)和高压压力传感器(喷射压力测量)都必须是最高等级,因为,在后面的特定案例中,最小化污染物的潜力是巨大的。在这方面,汽油发动机中的污染微粒可以通过增加注入压力而降低。一些发动机供应商已经着手增加注入压力至350bar,或者甚至更高。

正在研发中的移动化排放测量

“新欧洲行驶循环(NEDC)”作为新的标准,目前正在由国家监管机构尾气的排放进行新标准测量。然而正如我们所设想的一样,测试过程为那些汽车制造厂商提供了足够的空间去影响测量结果,从而可以更好的去优化自己的产品优势,因为汽车的测试过程只是在测试设备中进行,而不是在现实的实际应用场景中。

当操纵排放的丑闻被公布于众,欧盟专家委员会在2015年5月决定,排放测试将从2017年后,必须在实际行驶条件下进行测试 – 被称为真实环境的驾驶排放(RDE)。实验室设备的常规化检查将能够支持,在测试过程中可以预防使用断路装置。测试的车辆将在一个开放的轨道上进行检查,从而可以进行各类可变条件下的测试。此外,随机制动和加速程序也将纳入测试项目。

挑战新的机遇-采用模块化的压力传感器解决方案

真实环境驾驶排放(RDE)的过程显然对汽车制造厂商的技术部署做到了明显的挑战。在优化过的内燃机排放指数中,最初的重点落在了绝对和相对压力测量上。考虑到新的测量程序,这些都需要在广泛的温度范围内可靠地运行。无论是在深冬或夏季的高度,测量值必须绝对可靠,以反映最真实的排放指数。事实证明,在高压环境下操作可以有效的减少排放指数。出于这个原因,高压力环境也必须可以进行测试。事实上压力传感技术在移动场景中可以达到无故障运行。

标准的解决方案其实是无法实现这些目标。甚至这些目标就是问题的一部分。个体的挑战需要定制化解决方案。还需要有精确,以及足够灵活性,并能够在不同场景中可靠地运行的仪器。只有遵循这样的原理才可以更好的达到成本和精度之间的效率最大化。很显然,模块化系统会是这种情况下的最佳理想。在与汽车制造商的协调过程中,定制化方案可以适应个体需求,从而提供高度可靠的结果。这是在新发动机的研发过程中一个特别的优势,因为定制化可以既直接亦迅速的进行。

近30年以来 – 我们的客户一直在做日常的测量工作。作为为客户提供模块化测量系统的领先制造商,我们可以在短期内提供量身定制的压力测量方案,并且与汽车制造商进入无缝链接的合作模式。从传感测量的角度来看,我们认为,在节能环保发动机的开发过程中,并不存在阻碍创新以及在真实环境的实际条件下测试的各类障碍。

赛车运动中的压力传感技术:小数点马力差之间的较量

赛车运动中的压力传感技术:小数点马力差之间的较量

“胜者决定一切!” 在赛车的世界中只有赢家和输家,胜者才可以享受来自香槟的淋浴。然而,最初的比赛结果是发生在发动机的开发测试机床上,而高性能压力传感器则代表着决定性的竞争优势。

STS为来自赛车世界的客户提供压力传感器,其中包括了参加F1方程式和NASCAR顶级赛车团队。这两种系列赛尽管会略有不同,但有一个共同点。每一个马力数在赛道上都有着决定性的优势。每十马力都来自发动机试验台的全面分析斟酌,最终结果要绝对可靠到最后一个小数位。

F1方程式引擎开发中的压力测量技术

当今F1方程式引擎规格是在2014年颁布的。当前的引擎规则在六个气缸。单V形布局的六汽缸发动机,1.6升排量和单涡轮增压器 。最高转速达到15000 min-1。动能回收系统(KERS),根据刹车状态的电气能量回收系统在2009年首次推出,现在已经换成了能量回收系统(ERS)。在现代方程式塞车中,所涉及的是一种混合型的发动机。因为这个原因,方程式赛车的未来早已成为当下。也许是全世界最成功的赛车系列同时也是一个测试道路的实验室。从盘式制动器到电脑诊断,许多现在用于日常交通道路技术都来自中曾经的在F1方程式赛车技术中。

现行的引擎规则,均匀地界定了所有团队的参数,使得在测试平台上进行深入研究成为了必不可少的决定性优势。相比于在正常的道路交通车辆测试,每一个马力计数都具有不同的要求。油和水的压力较高,因为它们的所产生的温度因素。当改善燃油经济性和更高的性能作为目标时,,那么比赛条件下广泛的测试是必不可少的。此外,温度范围内精准的测量结果具有极其重要意义。在方程式塞车中,马力方面的重大飞跃往往并不足以庆祝,而小数点区域的这种性能水平的升高往往才是值得庆祝的理由。

面临这些挑战,一个众所周知的一级方程式车队联系了STS,因为他们一直采用的传感器技术未能满足他们的高要求。现在正在使用的测量仪器太大,太沉重。更为严重的问题是,附加的冷却技术不得不被内置到测试床中,否则传感器的温度会迅速上升到最高值。因此,这种情况下测得的结果将是毫无价值的。

 开发者的目的是获得标准化的压力传感器,并且抛弃原来的冷却元件。重量和尺寸的问题也至关重要,因为它们会直接影响赛车的性能。

STS为赛车团队提供了新的ATM 系列传感器,该系列将在今年秋天上市。这种传感器不仅在需要的温度范围内具备极高的精确度,同时也提供了一个长远的决定性优势,可以持久优化发动机的发展。之前使用来自其他制造商的传感器,从2014年开始采用的混合动力系统后就会发生故障。例如,该试验台将自行关闭同时长期测量工作几乎不可能实现。而STS的ATM传感器具有自动防故障装置,从而允许在赛道上进行大规模的测试工作,直达最终的领奖台制高点。

NASCAR引擎开发中的压力测量技术

虽然混合动力引擎没有内置NASCAR赛车中,但是大规模测试仍然需要获得最佳的性能。在这项运动中,也是一个知名的发动机制造商选择了STS的压力测量技术。在大规模测试期间,大约有200个ATM.1ST 压力变送器一直保持对汽油,水,燃料和空气压力的监测。其目的是要精确地检查各种因素,甚至达到性能极微的提升(这里涉及的是 ca. 900 PS))。正如方程式赛车,可以提供最高等级的精确度。这里的精准度范围相当于只是一个马力的十分之一!

这个发动机制造商的最终选择 ATM.1ST 压力变送器,因为它所需的性能特征基本上无可匹敌的。

  • STS模块化传感器允许制造商连接一个特殊的压力适配器。
  • 总误差≤±0.30%FS允许为发动机性能提高提供了有意义的分析。
  • 长期稳定性大大减少了校准的需要。
  • 压力测量范围从100 mbar….到1000 bar,十分适合发动机开发过程中产生的压力。
  • 出色的温度补偿可以在一个广泛温度范围内得到精确的结果 – 一个最高级别的性能测试期间,温度急剧上升的决定性标准。

不论是方程式赛车还是NASCAR,发动机测试床是通往领奖台的胜利之路。特别在高性能的赛车运动领域,高精度的传感器监测着所有重要数据,这些数据来自油,水压,还有汽油和空气压力。除了精准,自动防故障也是一个重要的功能,这使得可以长期稳定的进行测试工作,并产出可信性高的测试结果。