В инженерных сценариях, таких как аэродинамические испытания в аэрокосмической отрасли, многоточечный мониторинг давления в химических процессах и автомобильные полевые испытания, инженеры часто сталкиваются с общими проблемами: несинхронизация данных от дискретных датчиков при многоточечном измерении давления, запутанная проводка с множеством точек отказа, искажение сигнала при передаче на большие-расстояния, громоздкая калибровка и обслуживание на-площадке, а также сбои при испытаниях или проблемы с управлением процессом, вызванные отклонениями измерений. В основе этих проблем лежит ключевое решение – неправильный выбор устройства измерения давления для многоточечного применения:сканер давления.
Основной принцип работы сканера давления
Сканер давления – это не просто параллельное соединение нескольких одноточечных-датчиков давления. Скорее, это высокоинтегрированная многоканальная-система измерения давления-типа, способная выполнять измерение давления, синхронизировать сбор данных, формировать сигнал, аналого--в-цифровое преобразование, цифровой выход и онлайн-калибровку. Это принципиально решает основные проблемы дискретных-многоточечных-измерений с помощью дискретных датчиков.
На примере 64-канального сканера ниже кратко описан основной рабочий процесс. Ядро состоит из следующих функциональных блоков: прецизионного пневматического коммутационного модуля, массива датчиков давления MEMS, мультиплексора (MUX) и блока формирования сигнала, высокоскоростного-синхронного АЦП для преобразования данных, главного модуля управления и цифровой связи, а также встроенных групп калибровочных и продувочных клапанов.
Схема архитектуры системы / Базовая принципиальная схема
Как показано на рисунках выше, полный рабочий процесс выглядит следующим образом:
Датчики давления на поверхности испытуемого образца фиксируют несколько сигналов давления, которые передаются по трубке на 64-канальный сканер давления. Посредством команд выбора каналов соответствующие измерительные каналы последовательно активируются, точно направляя измеренное давление на чувствительный элемент давления. Внутри чувствительного элемента пьезорезистивный чип MEMS, основанный на полупроводниковом пьезорезистивном эффекте, использует прецизионные резисторы, расположенные в виде моста Уитстона на кремниевой диафрагме, для преобразования упругой деформации диафрагмы, вызванной давлением, в слабый аналоговый электрический сигнал, линейно пропорциональный значению давления. Затем этот сигнал усиливается и фильтруется высокоточной схемой формирования, а аналого-цифровое преобразование завершается высокоскоростным АЦП. Все данные канала синхронно отбираются на микросекундном уровне, нормализуются главным контроллером и, наконец, передаются в систему сбора данных и главный компьютер для обработки данных, мониторинга и анализа в реальном времени.
В то же время систему можно подключить к стандартному источнику эталонного давления. Встроенная группа электромагнитных клапанов автоматически переключает пути потока для выполнения оперативной калибровки нуля и калибровки диапазона для всех каналов. С помощью группы продувочных клапанов можно подавать чистый продувочный воздух для оперативной очистки напорных трубок и внутренних путей потока, в то время как загрязнения и выхлопные газы выводятся через вентиляционное отверстие. Это позволяет корректировать точность прибора и проводить регулярное техническое обслуживание без разборки, что делает систему хорошо подходящей для требовательных исследовательских испытаний и сложных промышленных условий.
Компания Xi'an Mihui Technology Co., Ltd. обладает полным-технологическим потенциалом, начиная от проектирования микросхем МЭМС и прототипирования и заканчивая полной сборкой и тестированием сканера. Мы предлагаем полную серию сканеров давления с числом от 16 до 64 каналов и поддерживаем индивидуальные конструкции для применения в широком диапазоне температур, во взрывозащищенном и коррозионностойком исполнении. Мы можем предоставить специализированные многоканальные решения для измерения давления, адаптированные к вашим конкретным условиям эксплуатации. По любым вопросам, касающимся выбора оборудования или индивидуального проектирования, пожалуйста, свяжитесь с нашей командой инженеров для получения профессиональной технической поддержки.
