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一文解读kulite压力传感器变速箱油压测试中工程师遇到的问题
在汽车变速箱研发过程中,油压测试是确保液压系统可靠性和性能的关键环节。测试目标包含功能验证、稳定性评估、泄漏检测、安全冗余等,一般采用高精度传感器(压力、温度、流量)及高速数据采集系统(采样频率需匹配瞬态变化),测试环境包括台架测试(静态/动态)或实车搭载测试,集成变速箱控制单元(TCU),同步监控控制逻辑与油压响应。测试项目包括静态测试、动态测试及故障模式测试。通过压力曲线匹配、瞬态响应时间、温度影响和一致性验证等多维度分析。通过系统化的油压测试,研发团队可有效提升变速箱的可靠性、换挡品质和寿命,同时降低量产后的故障风险。
kulite压力传感器以其体积小、精度高、耐高温和加速度不敏感设计等优势,被广泛应用在变速箱研发过程中的油压测试。也是世界上仅有的可以放在变速内部测试传感器产品。XTL-2DC-123GA6-190-35BARSG和XTL-2DC-123GA6-190-70BARSG是两个常用量程型号。

工程师在应用上述产品时,经常会遇到一些关于产品应用的问题,接下来进行一一解读:
1、加速度灵敏度是什么参数?

加速度灵敏度指的是在测量过程中,振动(用加速度值表示)对压力信号的影响。由于Kulite的压力传感器压力芯片是加速度不敏感型设计,因此我们资料上的加速度灵敏度值都很低,通常的振动对传感器压力信号的影响都可以忽略不计。只有爆炸冲击波等高冲击场合才需要关注这个值带来的影响。这个灵敏度在不同的量程有不同的数值,例如35bar量程对应的加速度灵敏度为6.0* %FS/g,也就是:35×6.0×0.00001=0.0021bar,即当传感器受到一个重力加速度g的冲击时,对于满量程的影响为0.0021bar,为满量程的十万分之六。
2、产品中的带宽具体是什么概念?是可以测试液体波动的频率范围吗?

带宽是相对于放大器(放大电路)而言的,它和传感器的频响不是一回事。带宽是放大器的可接受信号的频率范围。压力传感器的频响指的是传感器对于压力变化的响应频率。Kulite的压力传感器低频都是从0Hz开始,高频与传感器的物理尺寸以及声速在介质中的传播速度有关。因为Kulite的传感器压力感应端有保护屏,保护屏内部有空腔,有空腔阻尼影响。
3、分辨率是指哪个参数?类似0.001bar/ma这样?

分辨率实际上是数据采集系统的参数,是A/D转换(模拟信号转换成数字信号)的位数。对于压力传感器来说,可以看做是传感器可以测到的最小压力值,这个值大约是80dB, 可以根据下面公式计算出对应的压力值,这个压力值很小,相比系统噪音的干扰信号,测量系统电噪远覆盖这个压力信号了。因此这个指标对于Kulite压力传感器,不用考虑。
4、振动:20g正弦波,这个参数是评估什么的?

Linear vibration(线性振动):振动有随机振动和线性振动。我们传感器的设计使其使用场合的线性振动值不能超过资料上规定的指标。这个值通常是100g(峰值)正弦波。也就是说您测试备件在实验中有正弦振动存在的话,最高振动值不能超过100g,否则可能因为振动损坏传感器。
5、机械冲击:这个参数是评估什么,或者和我们实际需要有关系吗?

机械冲击就是瞬时的冲击振动值,传感器可承受的瞬时冲击不能超过资料规定的指标,汽车测试场合只有碰撞试验需要关注这个参数。
6、绝压和密封表压的区别?
绝压型和密封表压型传感器的封装是一模一样的,传感器的后端内部封装都是真空,并非密封表压型密封了一个大气压。绝压型压力传感器测量的是以真空零为起点的真实压力值。密封表压型压力传感器是以14.7psi一个标准大气压值为零起点,这是通过传感器内部电路调节设置的。 因此,密封表压型与外界大气压并无关联,无论外界大气压怎样变化,作为零起点的标准大气压值14.7psi是不变的,这和通气表压型是不一样,通气表压型是和外界大气压相关联的。密封表压型只适用于真实压力值在一个大气压之上的压力测量。绝压型和密封表压型只相差一个标准大气压14.7psi,即绝压型数值减去一个标准大气压14.7psi就是密封表压型数值。

7、现场也有压电传感器去测变速箱脉动压力是否可以?我们的需求是既可以测试实际压力又要可以测试压力脉动的。
实际压力就是指真实的压力值,真实的压力值包括的变化的和不变的压力值。压力波动只是变化的压力值。脉动压力(pulsation pressure)属于动态压力(dynamic pressure)的一种, 都是快速变化的高频压力,快速变化的高频压力,不只有脉动压力,还有像爆炸冲击波压力(blast pressure/shock wave pressure)等。脉动压力属于最普通的动态压力(快速变化的高频压力),顾名思义就是像脉搏跳动似的在一个基准压力上下波动变化的压力。压电式产品只能测量动态压力,测不了缓慢变化的接近于零频的压力,压力变化缓慢,压电式压力传感器因本身原理放电很快,这样会导致产生误差,即使用接近于测量零频的电荷放大器(属于信号调理器),但是测量的是短时的准静态,随着时间推移,误差仍然会继续。我们的压力传感器是压阻式的,因特殊封装原因,我们的产品即可以准确测量静态压力(变化缓慢的压力),也可以测量动态压力(高频接近于固有频率的1/5),不会出现信号衰减情况(如果是远距离传输则要考虑电缆对信号的衰减,可以通过计算得到)。我们的KSC系列调理器主要是将传感器信号放大输出,并给传感器提供激励电压的。只要现场没有强烈的电磁干扰环境,且震动环境在产品可承受范围,则KSC信号调理器配套我们的传感器就没什么超出产品指标的误差。
8、kulite产品是否需要另外配供电电源?还是输出可以直接供电?配套的供电电源有什么要求?
Kulite传感器需要外部供电电源,最好是稳定的线性电源供电。传感器输出信号是进入采集系统用来分析压力大小的,因此传感器输出信号不能直接供电。
9、XTL-2DC-123GA6-190系列传感器精度是千分之一吗?产品精度和总误差的理解有什么不同?量程太大会不会影响精度?
精度一般指的是非线性,不是总误差;XTL-2DC-123GA6-190系列,总误差为±0.3%FS(最大值),包括综合非线性、迟滞性、重复性、端点误差以及温度补偿范围内的所有温度误差,没有千分之一精度的产品,因为我们生产上对芯片精度控制是在0.1%FS(典型值),0.5%FS(最大值),因此产品精度都是在这个范围内。所有硅基的产品,温度误差影响是最大的,通常要到2%-3%FS,其他品牌的产品一般只写非线性或者综合精度(非线性和重复性)。
10、推荐的XTL-2DC-123GA6-190系列传感器的损坏率为什么这么高?其他客户有没有遇到类似的问题?
XTL-2DC-123GA6-190具有尺寸小、温度宽、精度高的特点,但是由于其尺寸小,安装扭矩值也非常小,安装拆卸稍有不慎就会损坏损坏的原因:1.扭矩的问题 2.客户测试过程中出现水锤现象,导致压力传感器损坏 3.接线的问题,线路的问题 4.螺纹胶水固定 5.插拔次数过多,造成压力膜片损坏
11、密封圈漏油问题和安装扭矩如何注意?工装需要注意什么?产品接线定义需要注意哪些问题?
密封圈是易耗品,需经常更换;扭矩值参考技术资料最大扭矩值1.7Nm,如果扭力过大会损坏传感器。按照传感器的时候,建议跟被测平面齐平,产品随货的报告上都有接线定义注明,请严格参照上面的接线定义,如果接反或者接错,会造成传感器损坏。
12、为什么频响数据不可以参考产品资料上面的固有频率?以及如何计算频响?
资料上的固有频率(不带保护屏的固有频率)不作为传感器频响的参考。除非传感器不带保护屏,这种情况下,传感器的频响可以达到固有频率的1/5。固有频率指的是压力膜片的固有频率,我们传感器带有保护屏,保护屏后面有一个空腔,这个空腔会有阻尼影响,因此传感器的频响和声速在介质中的传播速度有关。如果现在的压力介质是空气,声速在常温空气中的传播速度大约是340米/秒。
13、水锤现象
水锤又称水击。 是指水或其他液体输送过程中,由于阀门突然开关、水泵骤然启停等原因,流速突然变化且压强大幅波动的现象(高频高压)。
案例:某客户流体动力油泵管路压力脉冲测试
靠近油泵,高频高压,水锤现象严重,考虑HKM-113-375M-100BARSG或者再大量程。频响10KHz左右。如果用M5螺纹产品,考虑XTM-190M-170BARSG,频响可达50KHZ。充油体产品压力膜片不直接接触压力介质,水锤现象不容易损坏传感器。XTL-123G-190M系列产品,芯片都是裸露,水锤现象特别容易损坏传感器。
目前汽车测试高频高压测试越来越多,水锤现象很难解决,kulite充油体(metal cap)高压产品可以有效解决这一问题.
