船舶流场测试～传感器的选用

双桥传感器Mr.赵 20240815

压力感测器

测试工况分析

A、测点布局较多：

在模型不同结构面所受压力通常会有所差异，因此需要分不同区域布置多个测点。

对传感器的要求：尺寸小，便于布点！

B、非稳态的压力测试

船模拖曳、波浪水槽试验、以及船舶推进螺旋桨产生空泡等结构与流场的作用，都是动态过程，常规静压传感器无法满足测试要求。

对传感器的要求：频响足够高，快速反应。

C、测试灵敏、数据精确

拖曳及耐波性试验压力较小，而在空泡溃灭试验时压力一般较大；传感器量程选择尤为重要。

对传感器的要求：灵敏度高，线性度（精度）好。

不同原理的高频压力传感器

一、应变式压力传感器

测量原理：电阻应变效应（在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象；压力作用下，弹性元件产生形变，粘贴在弹性元件上的应变片随之产生应变，根据事先标定的应变与力的对应关系即可得到压力数据）。

量程范围：1MPa～1000MPa～

应用：常用于工程机械高压力测量

高频特性：可达1kHz

国际品牌：HBK、OMEGA、

二、压电式压力传感器

测量原理：压电效应是指某些‌电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。只可测量动态压力。

量程范围：1MPa～800MPa～

应用：发动机缸压、爆炸冲击

高频特性：高达1MHz

国际品牌：Kistler、PCB、

三、压阻式动态压力传感器

测量原理：是指当半导体（硅）受到应力时，其电阻率会发生变化，从而导致电阻变化。与应变效应不同的是，电阻率变化引起的电阻变化比机械形变引起的电阻变化要更加灵敏。

量程范围：1kPa～100kPa～100MPa

应用：风洞、航发、船舶水动力测试

高频特性：200kHz～1MHz(量程相关）

国际品牌：Kulite、Endevco、

对比分析

应变式压力传感器可用于1kHz以下脉动工况测量，在波浪抨击、空泡等应用场景响应太慢，无法获得瞬态有效数据。

压电式压力传感器具备很好的高频响应，在水下爆炸、弹道测试领域性能优良，但不适用于低压及低频测试工况。

压阻式动态压力传感器兼顾低频稳态工况及高频瞬态工况的测量，可保证测试数据的连续性。但在超过100MPa的高压工况无法胜任。

国产化替代

1977年中国第一个商品化压阻式压力传感器系列CYG2-6在中国第一个传感专业研究所-宝鸡传感器研究所诞生；研究所后经过改制及技术传承至创业，分出多家压力传感器领域的民营企业；由其所长于2001年创立的昆山双桥传感器测控技术有限公司专注于特种高频动态压力传感器的研制及升级改进，打破进口垄断，并在与国内高校院所双向合作的过程中，引领该领域的技术革新及标准建立。