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（毕业设计全套）燃油喷射装置设计（打包下载）

敏系数即为此直线的斜率，这就是电阻应变片测量应变的理论基础。半导体应变片最突出的优点是灵敏系数高，根据不同的半导体材料它比常用的金属丝电阻应变片的灵敏数系般大几十倍，于是在应变片的应用上提供了很大方便。此外，如机械滞后小，横向效应小以及它本身的体积小等优点，扩大了它的使用范围。但半导体应变片目前还存在如下缺点温度稳定性差。不仅因为半导体材料的电阻温度系数大，而且它的灵敏系数随温度的变化而有相当大的变化。在大应变作用下，灵敏系数的非线性较大，同时，由于半导体应变片的灵敏系数高，在承受应变作用时引起的电阻变化就大，如灵敏系数高，在承受应变作用时引起的电阻变化就大，如灵敏系数为的半导体应变片，在承受ε的作用时，其电阻变化率可达，在这种情况下，不仅应变片灵敏系数本身失去线性，而且应变仪常用的等臂惠斯顿电桥也将达到的非线性误差，所以使用半导体应变片测量较大的应变时，对测量仪器本身亦应采取措施，以配合半导体应变片的应用，如用高阻抗恒流电源作电桥供电和采用具有高桥臂比的恒压电桥等。由于半导体应变片的温度稳定性差，使用时必须采取温度补偿措施，以消除由温度引起的零漂或虚假信号。应变式传感器的温度补偿是个不可忽视的问题，因为应变片作为敏感元件测量构件的变形时，总是希望应变片的电阻变化与应变之间有单值函数关系，但实际上电阻的变化受温度变化的影响很大。在实际工作中，为了减小甚至消除这种温度变化的影响，常采用桥路补偿和应变片自补偿的方法来进行温度补偿。目前常用的应变式压力传感器有悬链膜片应变筒式平膜片式和管式等。它们的共同特点是利用粘贴在弹性敏感元件上的应变片，感测其受压后的局部应变，从而测得流体的压力。油管残留压力测量装置采用的型传感器，就是悬链膜片应变筒式应变式压力传感器。当传感器的膜片受到流体压力作用时，圆筒受到压缩，产生应变。在圆筒薄壁部分的外表面上，沿轴向粘贴工作应变片，沿横向粘贴温度补偿片，工作片和补偿片接成半桥，通过相应的测量电路，即可得到与被测压力成正比的电压或电流输出。这种传感器的承压膜片以应变筒直径分为内外两部分，其径向剖面呈悬链线形，膜片的抗弯刚度很小。这样，应变筒的轴向压应变可由下式估算式中被测压力应变筒的横截面积应变筒材料的弹性模量承压膜片的有效工作面积在外壳内径确定的情况下，应变筒外径越大则承压膜片的有效工作面积也越大，这对提高传感器的灵敏度有利。但应变筒外径增大，应变筒与膜片的接触面积就要增加，从而使温度影响增大。般设计成小圆面积略小于大圆面积的三分之，在这种情况下，承压膜片的有效面积略小于总面积的三分之二。悬链膜片压力传感器的线性误差较大。包括非线性回程误差和蠕变再内的总线性误差般为，较好的情况下可达.左右。除了它有般应变式传感器中产生线性误差的因素之外，这种传感器承压膜片的有效工作面积随压力的增大而减小，以及在压力作用下膜片边缘部位出现相当大的局部弯曲应力，都是产生非线性的重要原因。当应力超过材料屈服限时，就会出现回程误差蠕变等问题。上述所有因素引起的线性误差，都是随着膜片直径的增大而减小。这种压力传感器的灵敏度和固有频率都要比相同直径的平膜片式传感器高的多，它的固有频率般在的范围内。综合上述内容，可以得出这样个结论，就是传感器受压力作用，产生微应变。由应变仪将微应变量的变化转换为电压的变化。将电压信号送入数据处理仪。由模拟量数字量转换板转换，就得到了压力的数字量。测量高压油管泵端嘴端压力的传感器是压电式传感器。压电传感器的工作原理是以些物质的压电效应为基础的。有些结晶物质沿它的个结晶轴受到力的作用时，其内部有极化现象出现，在它的表面上有电荷集结，其大小和作用力的大小成正比，这种效应称为正压电效应。反之，如果在晶体的些表面之间加上电场，在晶体内部也产生极化现象，同时晶体产生变形，这种现象称为逆压电效应。具有压电效应的晶体称为压电晶体。作为压电传感器材料的压电晶体有石英晶体酒石酸钾钠钛酸铅等铅系多晶体烧结而成的陶瓷等。在晶体切片的电轴方向对其施加压力或拉力时都会在垂直于该轴面上集结电荷，电荷可从紧贴于两晶体面上的金属极板用引线传出，作为压电传感器的输出。为了提高输出，在压电传感器中，般很少将压电晶体单片使用，而往往采用两片以上组合在起组成个传感器。由于压电晶片是有极性的，所以有两种组合方式，种是将晶片同极性的晶面紧贴在起作个输出端，两边的电极用导线连接后作为输出的另端，形成“并联组合”。另种组合是将正负电荷集中在上下极板，而中间晶面上的电荷则互相抵消，形成“串联组合”。从上述两种组合方式中可以看出并联组合中输出的电荷大，输出电容大，输出阻抗低，时间常数大，故适于电荷作为输出的场合。而在串联组合中输出电压大，输出电容小，阻抗高以及时间常数小，故适于以电压作为输出信号和测量电路输入阻抗很高的场合。从压电效应来说，压电传感器产生的电荷量属于静电性质的现象。此电荷量的大小是无法用般仪表测得的，这是因为般仪表的输入阻抗有限，压电晶片上产生的电荷将通过测量电路的输入电阻泄漏掉。测量电路的输入阻抗愈高，被测参数的变化愈快即频率愈高，则所测的结果就愈接近电荷的实际变化。由此可见，为了减小测量误差，要求压电传感器测量电路必须是高输入阻抗的放大器，通常是在放大器与变换器之间加入高阻抗的前置放大器。为了克服由于电缆长度影响传感器的灵敏度，发挥利用压电效应作为传感器的优点，压电传感器应与电荷放大器匹配。它是种以输出电压与输入电荷成正比的前置放大器。在采用电荷放大器的情况下，压电传感器视为个电源。电荷放大器是个高增益的具有反馈电容的运算放大器。当略去电阻时，其等效电路如下图所示图图中为运算放大器，其开环增益为，为反馈电容。由图可知，此放大器是个电压并联负反馈电路，从放大器输入端看，相当于的反馈输入阻抗和输入端阻抗并联。反馈电容在输入端的作用增加了倍，这就增大了输入回路的时间常数，当压电传感器受外力作用产生电荷时，将向所有电容充电，此时放大器输入端的电压为为当远大于时.放大器的输入电压为.式中的负号表示本极的输出与输入极性相反。此式还说明电荷放大器的输出电压仅和电荷量及反馈电容量有关，对于放大系数及电缆分布的变化不再影响放大器的输出，这是电荷放大器的显著特点。般对于长电缆时取大于即可使电缆分布电容对测量的灵敏度无明显影响。但是值选得过大也会影响灵敏度下降。此外，当电荷放大器与压电传感器连接使用时，其下限频率时间常数只由电荷放大器决定，目前国内生产的电荷放大器的下限频率已达.，这对实际测量和准静态标定是很重要的。通过以上的分析，可以知道，本测量装置所用的信号转换仪是电荷放大器。电荷放大器将传感器传输来的电荷量信号转换为电压信号送入数据处理仪。凸轮轴转角信号是由霍尔元件始点信号传感器产生的。.试验结果分析利用高压油管残留压力测量装置和其它电测仪器，我们对日本公司的型泵进行了电测试验。试验项目有高压油管泵端压力，嘴端压力和残留压力。通过试验得到这样的结论我们般将泵端嘴端压力波形中的最低点般是供油前段压力，当作压力零点。事实上这段压力并不为零，而恰恰是残留压力的数值。供油开始前，残留压力传感器与嘴端压力传感器的采样相同，两个压力相等，以这点为基准，泵端压力波形与残留压力波形迭加，嘴端压力波形与残留压力波形迭加，才是泵端压力嘴端压力的实际波形。当油泵转速为，油嘴开启压力为.，而最高嘴端压力只有.，低于油嘴开启压力。但把嘴端压力波形与残留压力波形迭加之后，最高嘴端压力可接进，就大大高于油嘴开启压力了。这样就可以解释在油嘴已喷油的工况下，测出的油管嘴端压力低于油嘴开启压力的现象了。我们曾尝试用所里现有的仪器来测残留压力。采用应变式传感器与压电式传感器串接在油管嘴端。从测量压力的曲线来看，应变式传感器以其所测压力波形的最低点作为其记录零线。如果认为此点为实际零线，那么喷油前段稳定的压力就应该为残留压力了。从曲线上看这段压力为.。但用残留压力测量装置测同工况下的残留压力，测得结果残留压力均在左右。因此用应变式传感器装在高压油管端部，并不能测得残留压力。接残压装置与不接残压装置测得的同转速下的泵端嘴端压力波形，尽管两次测得的对应最大值不同，但嘴端与泵端的压力差值基本相同，可见装上残压装置后并不影响高压油管的压力。目前，许多研究报告表明，高压油管残留压力的研究对柴油机供油系统喷射过程的研究有着重要的意义。如空泡和喷射过程的稳定性等问题的研究中，只要残留压力不低于燃油中轻馏份的饱和蒸汽压力，就不会出现蒸汽空泡而高压油管中残留压力的稳定性就决定了喷射过程的稳定。因此，残留压力的研究，不仅在科研机构中得到重视，而且越来越多的生产部门作为开发新品时参数选择的依据。因此，我们开发的这个残留压力测量装置，不仅对提高油泵多参数测试精度有重要意义，也为喷油系统的研究和设计，提供了新的测试手段。.校验压电压力传感器我们采用本所现有的仪器，比较了压电式压力传感器与应变式压力传感器的压力测量值。目的是观察压电式压力传感器经过这么多年的使用灵敏度是否有变化。首先，用活塞式压力计标定应变式压力传感器。再用电荷标定器，根据所用的压电传感器的灵敏度数值，标定压电式传感器。然后，将经过标定的压电式传感器与应变式传感器串接在高压油管的嘴端，如附图十七，接线安装，进行试验。附图十八为测出的在油泵转速为，全油门工况下的嘴端压力曲线。压电式传感器测得的最高压力.，应变式传感器测得的最高压力.。两者的相对误差为偏差并不大。再比较两者波形，压电式压力传感器的动态响应快，因此尖波较多，但两者的波形变化趋势是相同的。根据试验结果，可以说，压电式压力传感器的灵敏度变化不大。.相关油管嘴端压力与针阀体压力室压力高压油管嘴端压力不同于针阀体压力室的压力以下称嘴腔压力。由于压力波在高压油路的传播，嘴端压力与嘴腔压力存在相位差，两者随转速，负荷变化的趋势基本致，嘴腔压力要高于嘴端压力。我们般说的油嘴开启压力，是在油嘴试验台上手动加压测出的。从其测量仪表与油路的联接方式来看，这个压力是油管嘴端压力，不是嘴腔压力。因此，嘴端压力与油嘴开启压力是可以直接比较的。第六章测试精度在定的条件下,物理量客观存在的真实数值称为这个物理量的真值,通常用表示。测量就是希望得到待测物理量的真值。但是测量总是依据定的理论方法，在定的环境条件中，使用定的仪器，由定的人来进行的。由于理论方法的近似性环境条件的不稳定性实验仪器灵敏度的局限性以及实验者的操作熟练程度等等因素的影响，甚至物理量本身存在变化，待测物理量的真值是不可能得到的。也就是说，测量结果总是真值的近似值，它们之间总会存在定的差异，这种差异称为待测物理量的测量误差，通常用ε来表示。如果用表示待测物理量的测得值，我们定义误差的数学表达式为ε显然，由于可能比大，也可能比小，所以ε可能是正值，也可能是负值。在任何测量中都存在误差，这是绝对的，不可避免的。当对参数进行多次测量时，尽管所有的条件都相同，而所得到的测量结果却往往并不完全相同，这事实表明了误差的存在。但也有这样的情况，当对参数进行多次测量时，所得测量结果均为同数值。这并不能认为不存在测量误差，可能因所使用的测量仪器灵敏度太低，以致没有反映出应有的测量误差，此时误差值完全可能是很大的。在测量过程中产生误差的因素是多种多样的，如果按照这些因素的出现规律以及它们对测量结果的影响程度来区分，可将测量误差分为系统误差偶然误差过失误差三类。系统误差在同条件下理论方法仪器环境和观测者不变多次测量物理量时，数值不变或按照规律变化的误差称为系统误差。产生的原因大致有以下几个方面仪器误差这是由于仪器制造本身的缺陷或没有按照规定要求调节，使用造成的误差。例如米尺的刻度不均匀，天平砝码质量不准确，电表使用前没调好零点等等，都会造成这种误差。只要设