CN207649825U - 一种压力测量装置及包含此装置的压力监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压力测量装置，包括一个测压单件或至少两个并列设置的测压单件，测压单件包括绝压变送器、储液腔、密封螺钉和毛细管，应用本实用新型的压力测量装置，其效果是：压力监测准确度高、灵敏性好。本实用新型还提供包含上述压力测量装置的压力监测系统，压力监测系统还包括热压罐、数据记录仪以及上位机，应用本实用新型的压力监测系统，其效果是：能够实现压力参数实时在线监测，可连续、真实反映整个热压固化过程复合材料压力参数的实际情况。

Description

一种压力测量装置及包含此装置的压力监测系统

技术领域

本实用新型涉及工程与材料科学领域，具体涉及一种压力测量装置及包含此装置的压力监测系统。

背景技术

先进复合材料具有密度小、比强度高、比模量高、耐高温、抗疲劳等显著优点，已经广泛应用于航空航天等高科技领域。在复合材料制件的热压固化成型过程中，制件的成型质量与压力密切相关。因此有必要对复合材料制件的整个固化过程实现压力参数的实时在线监测。对于压力监测，原有手段未能实现在线全过程的实时监测，同时，虽然监测方法有使用微型压力传感器，但是为了测试树脂压力，传感器必须埋入复合材料制件中，而相对于纤维尺寸，这类压力传感器太大以至于影响了树脂的流动和纤维的正常排序，无法真实反应树脂压力的实际变化情况。

因此，需要一种能够实现压力参数实时在线监测，且监测准确度高、灵敏性好，可连续、真实反映整个热压固化过程复合材料压力参数的实际情况的压力测量装置及包含此装置的压力测量系统以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型在于提供一种压力监测准确度高、灵敏性好的压力测量装置，具体技术方案如下：

一种压力测量装置，包括一个测压单件或至少两个并列设置的测压单件，所述测压单件包括绝压变送器、储液腔、密封螺钉和毛细管；

所述绝压变送器的信号采集端贯穿所述储液腔与所述储液腔内的液体传压介质相接触，所述绝压变送器的信号输出端与外部信号处理设备连接；

所述储液腔上设有出液孔，所述密封螺钉可拆卸设置在所述出液孔处；

所述毛细管一端与所述储液腔连通，所述毛细管另一端作为测量端埋入待监测试件的被测点；

所述储液腔和毛细管内部为密闭空间且充满液体传压介质。

以上技术方案优选的，所述绝压变送器和所述储液腔采用螺纹方式进行连接。

以上技术方案优选的，所述毛细管和所述储液腔的连接处设有密封胶层。

以上技术方案优选的，所述密封胶层为环氧树脂胶层。

以上技术方案优选的，所述毛细管的外径为0.4-1.0mm。

以上技术方案优选的，所述毛细管的外径为0.8mm。

以上技术方案优选的，所述液体传压介质为硅油。

本实用新型还提供一种能够实现压力参数实时在线监测，可连续、真实反映整个热压固化过程复合材料压力参数的实际情况的压力监测系统，具体技术方案如下：

一种压力监测系统，包括上述的压力测量装置以及热压罐、、数据记录仪和上位机；

所述热压罐包括用于容纳待测试件的内腔以及多个预留孔，所述预留孔设置在所述热压罐的侧壁上；所述内腔用于放置待监测试件；

所述压力测量装置中的毛细管的测量端贯穿所述预留孔埋入待监测试件的被测点，所述压力测量装置中的绝压变送器的信号输出端与所述数据记录仪相连，所述数据记录仪通过数据线接入所述上位机。

以上技术方案优选的，所述压力测量装置通过24V的稳压电源供电；所述数据记录仪为多通道无纸记录仪。

以上技术方案优选的，所述上位机中储存有用于计算压力值的公式：P_i＝I_i·1KPa/mA·10^-3MPa/KPa-0.101MPa，其中：P_i为被测点i处压力值，单位为MPa，I_i为由毛细管压力传感器采集到的被测点i处的压力信号转化而来的电流信号，单位为mA，1KPa/mA为量纲转化因子，10^-3MPa/KPa为量纲转化因子，0.101MPa是一个标准大气压的值。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的压力测量装置，包括一个测压单件或至少两个并列设置的测压单件，测压单件包括绝压变送器、储液腔、密封螺钉和毛细管；绝压变送器的信号采集端贯穿储液腔与储液腔内的液体传压介质相接触，绝压变送器的信号输出端与外部信号处理设备连接；储液腔上设有出液孔，所述出液孔通过密封螺钉进行密封；毛细管一端与储液腔连通，毛细管另一端作为测量端埋入待监测试件的被测点，储液腔和毛细管内部为密闭空间且充满液体传压介质。至少两个并列设置的测压单件用于在待监测试件中设置多个被测点，在复合材料热压固化过程中开展多点监测。绝压变送器的优点是可以将绝对压力转化为数值大小相等的电流信号，通过数据记录仪采集可直接作为压力数据使用，省去数据转化环节，简单快捷；储液腔用于充满液体传压介质，稳定可靠，储液腔上设有的出液孔用于液体传压介质的充满操作，出液孔采用螺纹以密封螺钉的方式进行封闭，一方面满足了压力传感器的密闭性要求，结构简单且操作方便，另一方面螺纹连接便于通过调整密封螺钉的位置来调整储液腔内部液体传压介质的压力状态，保证传压均匀；毛细管作为测量端的压力监测装置适应于复杂及特殊要求的测量环境，传感器所选用的毛细管埋在制件中不会影响树脂流动，也不会对复合材料制件的固化过程产生影响，满足监测环境下的各项要求。本压力监测装置采用液体传压介质进行传压，密闭空间内充满液体传压介质保证传压的稳定性和准确性。

(2)本实用新型的压力测量装置中绝压变送器和储液腔优选采用螺纹方式进行连接，简单易行；毛细管和储液腔的连接处设有密封胶层，优选为环氧树脂胶层，是为了满足在监测所需温度和压力条件下装置的密封性要求，储液腔内部形成充满传压介质硅油的密闭空间，可确保传压的稳定性。毛细管优选外径为0.4-1.0mm，综合考虑传压灵敏性和测量对于制件的影响，优选外径为0.8mm的毛细管。液体传压介质优选采用硅油，适应性强且传压稳定可靠。

(3)本实用新型的压力监测系统，包括上述压力测量装置，以及热压罐、数据记录仪以及上位机；热压罐包括用于容纳待测试件的内腔以及多个预留孔，预留孔设置在热压罐的侧壁上；内腔用于放置待监测试件；压力测量装置中的毛细管的测量端贯穿预留孔埋入待监测试件的被测点，压力测量装置中的绝压变送器的信号输出端与数据记录仪连接，数据记录仪通过数据线与上位机连接；上位机中储存有用于计算压力值的公式。本压力监测系统采用上述压力测量装置采集压力信号，通过数据记录仪和上位机转化为压力数据，在上位机中，对于同一被测点任一阶段的压力数据可实时显示，实现了在复合材料热压固化全过程中对压力数据的采集、处理、存储和显示，在线连续监测对复合材料制件成型质量具有重大影响的压力参量，方便快捷、缩短了监测周期，有利于及时发现热压固化过程中出现的问题。热压罐环境下进行热压固化过程是先进复合材料进行热压固化的常规方式；压力测量装置通过24V的稳压电源供电，保证压力信号的传输；数据记录仪为多通道无纸记录仪，满足监测中信号转化以及多数据同时传输的要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是实施例1的压力监测系统的结构连接示意图；

图2是图1的测压单件的结构示意图；

其中，1、测压单件，1.1、绝压变送器，1.2、储液腔，1.3、密封螺钉，1.4、毛细管，2、热压罐，2.1、内腔，2.2、预留孔，3、稳压电源，4、上位机，5、数据记录仪，6、待监测试件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

一种压力监测系统，如图1所示，包括压力测量装置、热压罐2、数据记录仪5以及上位机4，详情如下：

所述压力测量装置，包括一个测压单件1或至少两个并列设置的测压单件1，所述测压单件包括绝压变送器1.1、储液腔1.2、密封螺钉1.3和毛细管1.4，详见图2。所述绝压变送器1.1的信号采集端贯穿所述储液腔1.2与所述储液腔内的液体传压介质相接触，所述绝压变送器1.1和所述储液腔1.2优选采用螺纹方式进行连接，所述液体传压介质优选为硅油，所述绝压变送器1.1的信号输出端与所述数据记录仪5相连。

所述毛细管1.4一端与所述储液腔1.2连通，所述毛细管1.4另一端作为测量端埋入待监测试件6的被测点，优选外径0.4-1.0mm的毛细管，本实施例中采用外径0.8mm的毛细管。所述毛细管1.4和所述储液腔1.2的连接处设有密封胶层，所述密封胶层优选采用环氧树脂胶层，所述储液腔1.2上设有出液孔，所述出液孔通过密封螺钉1.3进行密封(所述密封螺钉可拆卸设置在所述出液孔处)，使储液腔1.2内部形成充满传压介质硅油的密闭空间。

所述热压罐2包括用于容纳待测试件的内腔2.1以及多个预留孔2.2，所述预留孔2.2设置在所述热压罐2的侧壁上；所述内腔2.1用于放置待监测试件6。

所述压力测量装置中的毛细管1.4的测量端贯穿所述预留孔2.2埋入待监测试件6的被测点，然后用耐高温密封胶将所述预留孔2密封。所述压力测量装置中的绝压变送器1.1的信号输出端与所述数据记录仪5相连，所述数据记录仪5通过数据线接入所述上位机4。所述数据记录仪5优选采用多通道无纸记录仪。所述压力测量装置通过24V的稳压电源3供电。

所述上位机4中储存有用于计算压力值的公式：

P_i＝I_i·1KPa/mA·10^-3MPa/KPa-0.101MPa，

其中：P_i为被测点i处压力值，单位为MPa，I_i为由毛细管压力传感器采集到的被测点i处的压力信号转化而来的电流信号，单位为mA,1KPa/mA为量纲转化因子，10^-3MPa/KPa为量纲转化因子，0.101MPa是一个标准大气压的值。

在进行热压固化过程压力监测之前要先在毛细管1.4中充满硅油，具体操作方式为：将所述毛细管1.4测量端通过预留孔2.2引入到热压罐2内，然后用耐高温密封胶密封所述预留孔2.2的空隙；将盛放了足量硅油的开口容器放置于热压罐2中，并固定平稳，把毛细管1.4测量端浸入硅油中并固定，松开储液腔1.2上的密封螺钉1.3，关闭热压罐2罐门，常温加压0.3MPa，直至储液腔1.2的出液孔有硅油均匀溢出，表明此时毛细管1.4中已经均匀充满硅油并排出了气泡以保证传压的准确性，最后将密封螺钉1.3旋紧。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种压力测量装置，其特征在于：包括一个测压单件(1)或至少两个并列设置的测压单件(1)，所述测压单件包括绝压变送器(1.1)、储液腔(1.2)、密封螺钉(1.3)和毛细管(1.4)；

所述绝压变送器(1.1)的信号采集端贯穿所述储液腔(1.2)与所述储液腔(1.2)内的液体传压介质相接触，所述绝压变送器(1.1)的信号输出端与外部信号处理设备连接；

所述储液腔(1.2)上设有出液孔，所述密封螺钉(1.3)可拆卸设置在所述出液孔处；

所述毛细管(1.4)一端与所述储液腔(1.2)连通，所述毛细管(1.4)另一端作为测量端埋入待监测试件(6)的被测点；

所述储液腔(1.2)和毛细管(1.4)内部为密闭空间且充满液体传压介质。

2.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于：所述绝压变送器(1.1)和所述储液腔(1.2)采用螺纹方式进行连接。

3.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于：所述毛细管(1.4)和所述储液腔(1.2)的连接处设有密封胶层。

4.根据权利要求3所述的压力测量装置，其特征在于：所述密封胶层为环氧树脂胶层。

5.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于：所述毛细管(1.4)的外径为0.4-1.0mm。

6.根据权利要求5所述的压力测量装置，其特征在于：所述毛细管(1.4)的外径为0.8mm。

7.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于：所述液体传压介质为硅油。

8.一种压力监测系统，其特征在于：包括热压罐(2)、如权利要求1-7任意一项所述的压力测量装置、数据记录仪(5)以及上位机(4)；

所述热压罐(2)包括用于容纳待测试件的内腔(2.1)以及多个预留孔(2.2)，所述预留孔(2.2)设置在所述热压罐(2)的侧壁上；所述内腔(2.1)用于放置待监测试件(6)；

所述压力测量装置中的毛细管(1.4)的测量端贯穿所述预留孔(2.2)埋入待监测试件(6)的被测点，所述压力测量装置中的绝压变送器(1.1)的信号输出端与所述数据记录仪(5)相连，所述数据记录仪(5)通过数据线接入所述上位机(4)。

9.根据权利要求8所述的压力监测系统，其特征在于：所述压力测量装置通过24V的稳压电源(3)供电；所述数据记录仪(5)为多通道无纸记录仪。