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中級(jí)會(huì)員 | 第6年

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傳感器
測(cè)試系統(tǒng)
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裂隙水模型試驗(yàn)用的微型壓力傳感器介紹

時(shí)間:2025/5/19閱讀:102
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在裂隙水模型試驗(yàn)中,微型壓力傳感器用于精確測(cè)量裂隙中水壓的分布和動(dòng)態(tài)變化。這類(lèi)傳感器需要具備高精度、小體積、抗干擾能力強(qiáng)以及耐潮濕等特點(diǎn)。以下是關(guān)于此類(lèi)傳感器的關(guān)鍵介紹:


1. 傳感器類(lèi)型與原理

  • 壓阻式壓力傳感器

    • 原理:基于半導(dǎo)體或金屬應(yīng)變片的壓阻效應(yīng),將壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

    • 特點(diǎn):高靈敏度、體積小、成本較低,適合靜態(tài)或低頻動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量。

    • 適用場(chǎng)景:裂隙水穩(wěn)態(tài)壓力監(jiān)測(cè)或低頻波動(dòng)測(cè)量。

  • 壓電式壓力傳感器

    • 原理:利用壓電材料(如石英、陶瓷)在壓力下產(chǎn)生電荷的特性。

    • 特點(diǎn):動(dòng)態(tài)響應(yīng)快(高頻測(cè)量),但需電荷放大器配合,適合瞬態(tài)壓力分析。

    • 適用場(chǎng)景:裂隙水動(dòng)態(tài)壓力波動(dòng)(如脈沖或快速滲流過(guò)程)。

  • 光纖壓力傳感器

    • 原理:基于光纖光柵(FBG)或干涉技術(shù),壓力變化引起光信號(hào)波長(zhǎng)或相位變化。

    • 特點(diǎn):抗電磁干擾、耐腐蝕、可分布式測(cè)量,但成本較高。

    • 適用場(chǎng)景:復(fù)雜電磁環(huán)境或長(zhǎng)期埋入式監(jiān)測(cè)。


2. 關(guān)鍵性能參數(shù)

  • 量程:根據(jù)試驗(yàn)水壓范圍選擇(如0~10kPa至0~1MPa)。

  • 精度:通常要求±0.5% FS(滿量程)以內(nèi),高精度型號(hào)可達(dá)±0.1%。

  • 分辨率:需達(dá)到毫帕級(jí)(如0.1Pa)以捕捉微小壓力變化。

  • 尺寸:微型傳感器直徑通常小于5mm,厚度小于3mm,避免干擾水流場(chǎng)。

  • 防水等級(jí):IP67/IP68,需長(zhǎng)期浸泡或高濕度環(huán)境使用。

  • 輸出信號(hào):模擬(0~5V、4~20mA)或數(shù)字(I2C、RS485、CAN總線)。


3. 安裝與使用注意事項(xiàng)

  • 安裝方式

    • 嵌入式安裝:將傳感器嵌入模型裂隙壁面,確保與流體直接接觸。

    • 外置式安裝:通過(guò)毛細(xì)管或柔性導(dǎo)管連接測(cè)點(diǎn),適用于狹窄空間。

  • 校準(zhǔn):需定期進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)(如水柱標(biāo)定或標(biāo)準(zhǔn)壓力源)。

  • 抗干擾設(shè)計(jì)

    • 采用屏蔽線纜減少電磁噪聲。

    • 溫度補(bǔ)償功能(裂隙水溫可能變化)。

  • 材料耐腐蝕性:傳感器膜片需為不銹鋼(如316L)或陶瓷材質(zhì),避免長(zhǎng)期水化學(xué)腐蝕。




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