壓力—時間測定輸出曲線異常問題分析

劉桂文

摘要：通過對測試某點火具點火壓力—時間時出現的輸出曲線異常問題進行分析、試驗，得出導致該問題的主要原因是：傳感器多次使用后，響應遲滯，信號傳遞失真。然后，根據問題原因采取了相應的防范措施。

關鍵詞：曲線異常；傳感器；響應遲滯

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.21.132

1問題描述

2016年3月4日9時，2016-1批某點火具在測試壓力—時間時，示波器輸出如圖1所示的壓力信號，不同于往常試驗所得曲線，觀察圖1發現壓力信號上升后下降緩慢或未有下降，連續測試5發，所得壓力信號輸出曲線均如圖1所示，獲取圖1中壓力信號的峰值及作用時間。所測數據不符合產品性能要求。

2測試系統組成及測試原理

2.1測試系統工作狀態確認

上述問題出現后，對測試系統進行現場檢查，檢查情況如下：

（1）此次試驗用儀器、設備均檢驗合格（具體見表1）。

（2）連接線路按圖2所示連接正確可靠，且各儀器有效接地。

（3）儀器參數設置：智能雷管電參數測試儀（簡稱發火儀）參數設置：電流1.5A，持續時間3ms；示波器參數設置：通道“1”（發火觸發同步信號）縱坐標1V/格，橫坐標1ms/格；通道“2”（壓力信號）縱坐標500mV/格；穩壓穩流直流電源參數設置：24V電壓。各儀器參數設置符合點火具驗收規范及操作規程。

（4）壓力罐完好無損，無泄漏現象。

2.2測試原理

（1）測試原理：如圖2所示對裝在5ml壓力罐內的產品（即點火具）施加1.5A、3ms的直流電流，產品發火，產生的氣體作用在傳感器上，使其輸出一個和壓力變化相對應的電壓信號，示波器接收、轉換后以圖形的方形式輸出此電壓信號（如圖3）。

（2）壓力（P）：讀取圖3中的電壓值△U，因壓力（P）與電壓值（△U）成線性關系，即P=△U/比例因子，得到產品作用后產生的最大壓力值P。

（3）時間（t）：讀取圖3中△t，即為點火具點火到最大壓力值的時間。

3原因分析

經對測試系統現場檢查及其工作原理、線路連接的分析了解可知，導致測試系統壓力信號輸出異常的原因有：

（1）HP54602B示波器輸出信號失真；

（2）07092111傳感器信號傳遞失真；

（3）2016-1批點火具發火后產生的壓力不足而導致曲線異常。

為確定點火具點火壓力-時間曲線異常的具體原因，進行了試驗排查，設定試驗方案如下：

在保持原有測試系統狀態即線路連接、儀器參數設置不變的基礎上：

方案一：更換示波器：用TDS3034C示波器替代HP54602B示波器，取2016-1批點火具進行試驗，連續測試發20，測試曲線均如圖1所示，試驗結果不符合產品性能指標要求。

方案三：更換點火具批次：取已經驗收合格的2015-3批點火具進行試驗，連續測試20發，測試曲線均如圖1所示，試驗結果均不符合產品性能指標要求。

綜合以上三種方案的試驗結果可知：（1）更換示波器，輸出曲線顯示仍舊異常，因此可排除試驗時HP54602B示波器輸出失真的情況；（2）更換傳感器，測試曲線顯示正常，因此07092111傳感器是否正常工作有待進一步確定；（3）更換驗收合格的2015-3批點火具進行試驗，示波器輸出曲線仍異常，從而可排除2016-1批點火具輸出壓力不足而導致曲線異常的情況。

將07092111、091110115兩個傳感器再次檢測，全自動智能壓力校驗儀檢驗過程如圖5所示，檢驗結果兩個傳感器均合格，且符合0.5級的精度等級。仔細觀察圖5，發現在2MPa校驗點處壓力趨于平緩且此過程保持有約（1～2）S的時間，其它校驗點4（6、8、10）MPa處亦存在此現象?？紤]到點火具發火時產生的最大壓力是一個瞬間值，且從點火到產生最大壓力值的時間不超過3ms。對比傳感器校驗過程與試驗過程發現：壓力產生及其持續時間長短存在差異，由此當傳感器因多次使用而響應遲滯時，就會出現這種曲線異常的情況，且因工廠現有檢測技術有限，不能對傳感器響應時間進行檢測，因此傳感器仍有可能被檢驗合格，而這種狀態的傳感器應用于生產試驗時，此時所得到的試驗曲線失真。

查閱傳感器使用記錄，傳感器于2015年6月檢測合格后用于壓力-時間曲線測試試驗，其檢定周期為6個月/1次，2015年11月再次檢測合格，至2016年3月4日，已經多次用于試驗。因傳感器為精密儀器，其響應時間隨著使用次數的增加而有增大的趨勢，當響應時間增大到臨近或超過點火具點火到最大壓力的時間時，傳感器測試信號失真，直接導致示波器輸出曲線失真。

4結論

點火具點火壓力—時間測試時出現輸出曲線異常問題，其原因是壓力傳感器多次使用后，響應遲滯，信號傳遞失真。

5采取措施

因工廠生產試驗需要，但現有檢測技術有限，無法及時發現傳感器響應遲滯的情況發生，為確保試驗的正常進行，試驗結果正確、可靠，采取以下措施進行控制：

（1）根據傳感器使用次數定期更換傳感器或當試驗數據壓力值（P）呈現逐漸下降趨勢時，立即更換傳感器。

（2）加強對傳感器作用原理的了解和認知，合理使用傳感器。

同時希望工廠更新試驗設備，引進先進檢測技術，從而及時發現、有效防范同類問題的發生。

參考文獻

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