Trafag压力传感器——测试台应用中使用

在测试台上使用时，压力传感器每天都会达到其极限。测试台在那里可以按步调动系列组件或系统，以释放它们以供使用。通常，此处接近的工作点非常接近组件的负载极限，甚至超出了极限。在确定特定技术或制造商时，必须考虑到压力变送器的极限使用经验。

试验台中使用的压力传感器是小型通用设备：应尽可能小以满足每个安装空间要求，具有较高的精度水平，能够满足尽可能多的电气和机械接口并在整个使用期间内信号具有较高的稳定性。

最重要的是，大多数技术都很难实现对长期稳定性的高要求。测量元件会经受一定的老化，这会在信号漂移中反映出来。在这方面脱颖而出的一项技术是钢制薄膜电池。这些具有PVD（物理气相沉积）DMS桥的电池在长期稳定性方面显示出出色的性能。它们在测试台应用中的使用已获得多年重视。

在测试台上使用压力传感器时,应注意以下几点：

01 压力传感器的精度是多少？

压力传感器的精度取决于各种因素。一方面，传感器的系统相关行为（例如其非线性，滞后，可再现性和长期漂移）决定了这一点，而且决定了生产线中传感器的调整。许多制造商在压力传感器上指定的信息不同，因此比较不同类型的压力传感器通常非常困难。

特拉法格为其压力传感器指定了一个“总误差带”（TEB）。此TEB包含压力变送器的所有不准确性，包括用于补偿和灵敏度的温度误差。该TEB可用作压力传感器的绝对精度。通过咨询特定的客户和应用，Trafag可以实现绝对误差范围<1％FS。

02 动态压力测量应注意什么？

好的压力测量的质量通过其有关噪声行为的信号来表示。测量中的误差影响越小，测量值的意义就越好。因此，大多数传感器设计都致力于优化信号的噪声行为。优化传感器噪声行为的重要调节变量是使用滤波器进行信号处理。最简单和最受欢迎的信号滤波器是信号平均。对于信号平均，在一定时间内收集传感器测量值，将其相加并除以测量点数。通过这种非常简单的信号平均，可以实现无穷无尽的噪声行为信号。但是，这种信号滤波是以动态测量行为为代价的。在压力快速升高的情况下，传感器测量值仅非常缓慢地接近实际压力值。压力传感器的这种行为也称为阻尼。

即为了使压力传感器在应用中达到最佳性能，必须优化噪声性能信号，以便传感器仍显示必要的信号动态。这可以通过使用明显更好的过滤方法来实现，例如使用可合成的数字带通滤波器，以便通过调整其参数针对应用进行优化。

当前建立的压力测量技术在其应用领域各有优缺点。例如，在压阻传感器的情况下，信号的产生率非常大，其优点是可以用非常便宜的电子设备获得非常好的和非常快的信号值。但是，压阻传感器的缺点是其信号偏移随时间和温度的变化非常强烈。对于钢制传感器上的薄膜来说，信号的收率非常小，即必须使用非常复杂的小型信号放大器才能获得足够的信号以产生噪声效果。同样，对于钢制传感器上的薄膜，必须执行许多信号处理，这是以测量动态为代价的。但是，钢制传感器上的薄膜具有很大的优势，即它们在多年和很高的温度范围内仅显示很小的信号变化，因此非常适合在很长的时间内进行非常精确的测量。

钢制传感器上的常规薄膜具有大约300 Hz的实际测量动态范围，即在300 Hz的极限频率下，测量信号的幅度会衰减3dB。液压泵或齿轮油泵中的压力峰值有时会在几百微秒的范围内，即相当于几千赫兹。这些传统的压力变送器无法解决这些压力峰值。

因此，对高动态压力测量有要求的客户不得不使用压阻传感器，但其信号稳定性很差。通过开发自己的小信号放大器并实现为ASIC，Trafag公司能够在钢制电池上创建基于薄膜的传感器系统，该传感器系统还可以实现10 kHz甚至20 kHz范围内的测量动态，而不会牺牲信号噪声性能。这可以通过多年的准备工作和完善的系统知识来实现。专用ASIC与Trafag系统最佳匹配，并且可以选择在已经存在很长时间的标准产品中提供。这些传感器的测量性能令人信服-即使在较高的kHz范围内。

以此，Trafag为提供全新的可能性奠定了基础，这使Trafag的客户首次能够在其应用中，不仅在测试台上，而且在现场应用中，都可以测量高度动态的效果。

在哪些测试台应用中使用压力传感器？

01 发动机测试台

许多发动机制造商在将发动机安装到车辆中之前，先在测试台上运行发动机。所谓的冷热运行试验台具有大量传感器，用于监视发动机的工作压力并测试其功能。这些测试台的时钟速率非常高，因为运行时间始终与成本相关联。因此，传感器必须在短时间内执行大量的测量循环，因此需要非常高的动态性能和非常好的重现性。噪声行为信号在此应用中非常重要，因为除其他外，MSA（测量系统分析）与传感器一起进行释放。

02 泄漏测试

在泄漏测试应用中，经常使用差压变送器或2个完全相同的压力变送器，将它们的测量值相互减去。泄漏测试台通常以这样的方式设计：将一个测量室与一个参考室进行比较，并且将测量室中的压降用作密封性的量度。安装在这些测试台上的传感器大多需要很高的抗过载能力，因为工作压力通常与要测量的压差相差数十年。

03 变速箱测试台

变速箱测试台的空间通常非常有限。变速箱上通常没有用于安装压力传感器的空间，因为当今的发动机非常紧凑，以至于它们会填满所有可用空间。因此，用于变速箱的压力传感器必须做得非常小和紧凑，并且仍然对信号质量和长期稳定性有其他所有要求。

04 泵测试台

水泵，液压泵或油泵测试台对测量桥的机械稳定性提出了很高的要求。在泵的应用中，可能会出现非常高的负载峰值，该峰值可能远远超出实际要记录的压力。这些负载峰值在连续暴露时会损坏传感器的测量膜，这可能导致信号漂移甚至传感器完全失效。3倍或5倍过压的过载电阻在这里并不罕见。钢电池上的薄膜传感器可以满足这些要求。

05 道路车辆测试

安装在汽车上用于道路测试的压力传感器通常在测试车中使用数月甚至数年。 此应用中的压力传感器必须满足长期稳定性的最高要求。在此期间记录的测量数据必须非常精确。如果传感器不符合其规格标准，则可能必须重复整个测量系列。

06 液压试验台

没有液压支撑就无法实现许多应用。现在有许多需要测试的完整液压装置制造商。大多数液压单元都装有压力传感器以调节压力。这些压力传感器的功能必须在最终测试中进行监控。在这些测试台上使用压力传感器非常苛刻，因为由于使用了液压泵，可能会出现非常高的压力峰值，一方面应记录下来，但不得损坏传感器。

哪些压力传感器经常在测试台上使用

通常没有满足所有这些不同要求的传感器。然后，必须根据应用程序进行特殊选择。具有正确信号处理和制造质量的钢上薄膜传感器可以满足这些要求。他们已经在测试台上拥有多年了。完全符合这些标准的Trafag产品是NAH 8254和CMP8270。

01 CMP-具有CANopen接口的数字压力变送器

CMP8270是该系列的压力传感器，扳手尺寸为19，因此非常适合在空间很小的情况下使用。CMP8270在车辆测试中非常受欢迎，因为该传感器可以轻松集成到大多数应用中，并且CAN接口意味着几乎不需要布线。CANopen 8270已在汽车行业的许多OEM中以许多不同的精度等级建立，并且即使在使用数年后也能确保信号稳定性，这对于结果的解释非常重要。可以通过简单的参数设置将传感器集成到大多数现有系统中。

02 NAH-模拟通用和高精度压力变送器

在其模块化设计中，NAH几乎配备了每个模拟电接口，并且可以提供大多数过程连接。这个小型通才用于许多泵测试台和液压测试台。NAH最近配备了20kHz选件，这意味着它也可以用于高动态应用。

03 DPS-带有显示屏和NFC界面的压力传感器

Trafag的DPS是该系列中最新的压力变送器。基于钢技术上的薄膜，其测量性能绝对可以与NAH和CMP媲美。DPS配备了数字压力显示和开关点输出，可在测试台上执行各种压力监测任务。集成的NFC接口使用户非常容易地将各种数据从组件传输到智能手机，并使具有相同参数的测试台上的不同压力传感器同步。