《动压测量》

目录1

第一章 测压传感器的动力学原理1

§1-1 测压传感器的简化模型1

§1-2 传感器稳态响应特性3

§1-3 传感器的瞬态响应特性7

1-3-1 无阻尼传感器的瞬态响应9

1-3-2 有阻尼传感器的瞬态响应18

§1-4 测压传感器对加速度的响应20

§1-5 弹性敏感元件的性能分析23

参考文献27

§1 拉普拉斯变换简介30

附录30

§2 用拉氏变换法解微分方程33

参考文献41

第二章 压杆测压传感器的声学原理42

§2-1 前言42

§2-2 弹性纵波在细长杆中传播的初等理论43

§2-3 弹性波在细长杆中传播的精确理论46

2-3-1 弹性波在细长杆中传播时的色散效应46

2-3-2 纵向应力和位移在横截面上的分布49

2-3-3 结语51

§2-4 应力波的测量方法51

2-4-1 电容型压杆测压传感器的基本原理52

2-4-2 电阻型压杆测压传感器的基本原理53

2-4-3 压电型压杆测压传感器的基本原理57

§2-5 保证压杆测压传感器性能的几个技术问题63

2-5-1 上升时间τ0的保证63

2-5-2 噪声比γD的降低64

2-5-3 平台时间t0的延长66

2-5-4 气隙的作用67

2-5-5 声绝缘问题67

§2-6 几种典型的压杆测压传感器68

2-6-1 缩短上升时间的传感器结构68

2-5-6 防护片的使用68

2-6-2 延长可测时间的传感器结构76

2-6-3 扩大压力量程的传感器结构80

§2-7 压杆测压传感器的标定方法84

2-7-1 静态标定试验84

2-7-2 动态标定试验85

参考文献89

第三章 压电测压传感器91

§3-1 压电效应原理91

3-2-1 石英晶体94

§3-2 压电材料94

3-2-2 其它压电晶体98

3-2-3 压电陶瓷99

3-2-4 压电材料的性能102

§3-3 压电测压传感器的原理和结构104

3-3-1 活塞式压电测压传感器104

3-3-2 膜片式压电测压传感器106

3-3-3 有加速度补偿的压电测压传感器113

3-3-4 有温度补偿的压电传感器114

3-3-5 大气或水下冲击波压力测量用的压电传感器116

§3-4 压电测压系统的电路120

3-4-1 压电系统的放大器123

3-4-2 集装电路压电测压传感器125

第四章 应变测压传感器128

§4-1 粘贴式金属应变片128

4-2-1 半导体应变片的基本原理133

§4-2 半导体应变片133

4-2-2 扩散型半导体应变片136

4-2-3 场效应三极管型半导体应变片137

§4-3 薄膜应变片137

§4-4 应变计电路与应变仪138

4-4-1 电位计电路138

4-4-2 电桥电路140

4-4-3 应变仪的选择147

§4-5 应变传感器的线性化148

4-6-1 温度自补偿应变片150

§4-6 温度补偿方法150

4-6-2 电桥补偿方法152

§4-7 特殊条件下的应用160

4-7-1 高温工作的应变传感器160

4-7-2 低温工作的应变传感器163

4-7-3 核辐射、强磁场下工作的传感器164

§4-8 平膜式应变测压传感器165

4-8-1 平膜式传感器的设计原理166

4-8-2 平膜式应变传感器的典型结构172

§4-9 垂链膜式应变传感器175

§4-10 管式应变传感器181

§4-11 埋置式半导体应变传感器186

§4-12 无传感器应变计测压法189

参考文献193

第五章 电容、电感测压传感器195

§5-1 电容测压传感器工作原理195

5-1-1 膜片式电容测压传感器的变换原理195

5-1-2 张紧膜片电容压力传感器的特性197

5-1-3 周边固支平膜的电容压力传感器的特性200

5-1-4 电容压力传感器的温度补偿设计201

5-2-1 普通的交流电桥203

§5-2 电容传感器的二次变换电路203

5-2-2 Blumlein交流电桥204

5-2-3 二极管交流电桥208

5-2-4 反馈放大电路的变换原理209

5-2-5 调频变换电路211

5-2-6 脉冲宽度调制电路212

5-2-7 变换电路的自动补偿215

§5-3 电容测压传感器典型结构217

5-3-1 单电容式压力传感器217

5-3-2 差动式电容测压传感器219

§5-4 电容传感器的特点及其发展前景220

§5-5 电感压力传感器221

5-5-1 膜片式电感压力传感器的原理221

5-5-2 涡流式电感压力传感器的原理226

5-5-3 分压器变换电路的工作原理228

5-5-4 交流电桥工作原理230

5-5-5 调频变换电路工作原理232

5-5-6 单线圈膜片式电感压力传感器234

5-5-7 差动式膜片电感压力传感器235

5-5-8 涡流式电感压力传感器238

参考文献242

第六章 传感器的安装及测压管道243

§6-1 传感器的安装问题243

6-1-1 温度影响问题244

6-1-2 振动影响问题247

6-1-3 测压管道的响应问题248

§6-2 不可压缩流体管道249

6-2-1 单自由度二阶系统管道模型251

6-2-2 单自由度一阶系统管道模型255

6-3-1 线性摩擦管道模型（模型二）257

§6-3 可压缩流体管道257

6-3-2 耗散管道模型（模型三）264

6-3-3 无损耗管道模型（模型一）267

6-3-4 如何选择管道系统的计算模型268

§6-4 复杂管道的响应问题269

6-4-1 串联管道的响应问题269

6-4-2 并联管道的响应问题270

§6-5 模型二、三的公式简化270

6-5-1 模型二的传播算子简化计算270

6-5-2 模型三的传播算子的简化计算272

6-5-3 频率特性计算的化简274

6-5-4 双曲函数的近似计算275

§6-6 测压管道响应计算举例275

6-6-1 按二阶系统计算276

6-6-2 按四分之一波长公式估算固有频率277

6-6-3 按可压缩管道模型二计算277

6-6-4 按可压缩管道模型三计算278

本章符号表281

参考文献282

第七章 动态标定和动态误差修正284

§7-1 瞬变压力讯号发生器285

7-1-1 激波管286

7-1-2 快速阀门和爆膜装置298

7-1-3 跌落校验装置304

§7-2 正弦压力讯号发生器307

7-2-1 谐振空腔校验器307

7-2-2 非谐振空腔校验器309

7-2-3 转动阀门式方波压力发生器312

§7-3 由瞬态响应曲线计算频率响应的方法313

7-2-4 喇叭式压力发生器313

7-3-1 计算方法的概述314

7-3-2 用阶梯线法求频率响应317

7-3-3 用斜线法求频率响应322

7-3-4 几点讨论328

§7-4 动态误差的修正方法330

7-4-1 频域修正法331

7-4-2 数值微分法（时域修正法之一）333

7-4-3 叠加积分法（时域修正法之二）336

参考文献340