压力―时间测定输出曲线异常问题分析

摘要：通过对测试某点火具点火压力―时间时出现的输出曲线异常问题进行分析、试验，得出导致该问题的主要原因是：传感器多次使用后，响应迟滞，信号传递失真。然后，根据问题原因采取了相应的防范措施。

关键词：曲线异常；传感器；响应迟滞

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2016.21.132

1问题描述

2016年3月4日9时，2016-1批某点火具在测试压力―时间时，示波器输出如图1所示的压力信号，不同于往常试验所得曲线，观察图1发现压力信号上升后下降缓慢或未有下降，连续测试5发，所得压力信号输出曲线均如图1所示，获取图1中压力信号的峰值及作用时间。所测数据不符合产品性能要求。

2测试系统组成及测试原理

2.1测试系统工作状态确认

上述问题出现后，对测试系统进行现场检查，检查情况如下：

（1）此次试验用仪器、设备均检验合格（具体见表1）。

（2）连接线路按图2所示连接正确可靠，且各仪器有效接地。

（3）仪器参数设置：智能雷管电参数测试仪（简称发火仪）参数设置：电流1.5A，持续时间3ms；示波器参数设置：通道“1”（发火触发同步信号）纵坐标1V/格，横坐标1ms/格；通道“2”（压力信号）纵坐标500mV/格；稳压稳流直流电源参数设置：24V电压。各仪器参数设置符合点火具验收规范及操作规程。

（4）压力罐完好无损，无泄漏现象。

2.2测试原理

（1）测试原理：如图2所示对装在5ml压力罐内的产品（即点火具）施加1.5A、3ms的直流电流，产品发火，产生的气体作用在传感器上，使其输出一个和压力变化相对应的电压信号，示波器接收、转换后以图形的方形式输出此电压信号（如图3）。

（2）压力（P）：读取图3中的电压值U，因压力（P）与电压值（U）成线性关系，即P=U/比例因子，得到产品作用后产生的最大压力值P。

（3）时间（t）：读取图3中t，即为点火具点火到最大压力值的时间。

3原因分析

经对测试系统现场检查及其工作原理、线路连接的分析了解可知，导致测试系统压力信号输出异常的原因有：

（1）HP54602B示波器输出信号失真；

（2）07092111传感器信号传递失真；

（3）2016-1批点火具发火后产生的压力不足而导致曲线异常。

为确定点火具点火压力-时间曲线异常的具体原因，进行了试验排查，设定试验方案如下：

在保持原有测试系统状态即线路连接、仪器参数设置不变的基础上：

方案一：更换示波器：用TDS3034C示波器替代HP54602B示波器，取2016-1批点火具进行试验，连续测试发20，测试曲线均如图1所示，试验结果不符合产品性能指标要求。

方案三：更换点火具批次：取已经验收合格的2015-3批点火具进行试验，连续测试20发，测试曲线均如图1所示，试验结果均不符合产品性能指标要求。

综合以上三种方案的试验结果可知：（1）更换示波器，输出曲线显示仍旧异常，因此可排除试验时HP54602B示波器输出失真的情况；（2）更换传感器，测试曲线显示正常，因此07092111传感器是否正常工作有待进一步确定；（3）更换验收合格的2015-3批点火具进行试验，示波器输出曲线仍异常，从而可排除2016-1批点火具输出压力不足而导致曲线异常的情况。

将07092111、091110115两个传感器再次检测，全自动智能压力校验仪检验过程如图5所示，检验结果两个传感器均合格，且符合0.5级的精度等级。仔细观察图5，发现在2MPa校验点处压力趋于平缓且此过程保持有约（1～2）S的时间，其它校验点4（6、8、10）MPa处亦存在此现象。考虑到点火具发火时产生的最大压力是一个瞬间值，且从点火到产生最大压力值的时间不超过3ms。对比传感器校验过程与试验过程发现：压力产生及其持续时间长短存在差异，由此当传感器因多次使用而响应迟滞时，就会出现这种曲线异常的情况，且因工厂现有检测技术有限，不能对传感器响应时间进行检测，因此传感器仍有可能被检验合格，而这种状态的传感器应用于生产试验时，此时所得到的试验曲线失真。

查阅传感器使用记录，传感器于2015年6月检测合格后用于压力-时间曲线测试试验，其检定周期为6个月/1次，2015年11月再次检测合格，至2016年3月4日，已经多次用于试验。因传感器为精密仪器，其响应时间随着使用次数的增加而有增大的趋势，当响应时间增大到临近或超过点火具点火到最大压力的时间时，传感器测试信号失真，直接导致示波器输出曲线失真。

4结论

点火具点火压力―时间测试时出现输出曲线异常问题，其原因是压力传感器多次使用后，响应迟滞，信号传递失真。

5采取措施

因工厂生产试验需要，但现有检测技术有限，无法及时发现传感器响应迟滞的情况发生，为确保试验的正常进行，试验结果正确、可靠，采取以下措施进行控制：

（1）根据传感器使用次数定期更换传感器或当试验数据压力值（P）呈现逐渐下降趋势时，立即更换传感器。

（2）加强对传感器作用原理的了解和认知，合理使用传感器。

同时希望工厂更新试验设备，引进先进检测技术，从而及时发现、有效防范同类问题的发生。

参考文献

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