Pri raziskavah in razvoju ter testiranju sodobnih pakiranih naprav za shranjevanje energije (kot so napajalne enote v prenosni opremi in napajalni moduli) je kritičen poskus razpočni test. Njegov namen je simulirati proces, pri katerem se zaradi nenormalnih kemičnih reakcij znotraj naprave hitro ustvari velika količina plina, zaradi česar tlak v ohišju naraste in poči v nekaj desetih milisekundah. To omogoča inženirjem, da zajamejo ključne podatke: najvišji tlak v trenutku porušitve, hitrost naraščanja tlaka in mesto začetka porušitve. Ti podatki neposredno določajo mejo varnostne konstrukcije ohišja in učinkovitost njegove strukture za razbremenitev tlaka.
Vendar neposredno merjenje tlaka med postopkom porušitve predstavlja tri inženirske izzive:
Naključna lokacija rupture– Pokanje se rado zgodi na najšibkejši točki ohišja; meritev na eni točki lahko zgreši pravi najvišji tlak.
Preživetje senzorja– Senzor mora prenesti ultravisok tlačni udar poka, ne da bi se poškodoval; sicer bodo podatki izgubljeni.
Nadzorovani stroški– Ker lahko en sam izbruh uniči merilno nastavitev, morajo biti stroški senzorja obvladljivi.
Ti izzivi skupaj kažejo na potrebo po tlačnem senzorju, ki je majhen, odporen na visok pritisk, primeren za večtočkovno uporabo in zmerno ceno. Naslednji razdelki podrobno opisujejo njegovo specifično vlogo pri porušitvenem testiranju.
Načelo merjenja: od tlaka do električnega signala
Takšni senzorji običajno uporabljajo piezorezistivno načelo. Glavni zaznavni element je Wheatstonov most, izdelan na kovinski diafragmi ali silicijevi rezini. Ko tlak plina deluje na senzorjevo membrano za zaznavanje tlaka, je membrana podvržena elastični deformaciji na mikronski lestvici, kar povzroči spremembo upora mostu. Ta sprememba ustvari napetostni signal na milivoltni ravni, ki je sorazmeren s tlakom. Zunanji sistem za zajemanje podatkov nato ta signal pretvori v vrednosti tlaka.
Princip merjenja tlaka čipov
Med preskusom porušitve je stopnja nastajanja notranjega plina izjemno visoka. Tlak pogosto skoči z normalne vrednosti na najvišjo vrednost v nekaj desetih milisekundah in lahko za kratek čas preseže obseg senzorja. Zato mora senzor poleg zadostne odzivne hitrosti (raven v milisekundah) prenesti kratkotrajno preobremenitev brez poškodb – kar je ključni razlog za njegovo zasnovo, da prenese več deset megapaskalov.
Razmestitev matrike za zajem iniciacije rupture
Pok posameznega ohišja se običajno začne na lokalizirani šibki točki (npr. zvar, vogal ali najtanjši del stene). Za zajem mesta začetka porušitve in analizo porazdelitve tlaka se pogosto uporablja shema razporeditve nizov: več senzorjev je nameščenih na različnih mestih v isti komori iz nerjavečega jekla (ki simulira dejansko ohišje ali služi kot pritrditev) in vsi senzorji hkrati beležijo krivulje tlak-čas. S primerjavo časa in amplitude najvišjega tlaka po kanalih je mogoče natančno identificirati točko začetka porušitve in sklepati o poti širjenja plinskega udarnega vala.
Shema postavitve polja
Mehanski vmesnik in prilagodljivost namestitve
Povezava med senzorjem in komoro iz nerjavečega jekla temelji na standardnih mehanskih navojnih vmesnikih (npr. M20×1,5, G1/4, NPT), z uporabo čelnih tesnil ali stožčastih navojnih tesnil, ki zagotavljajo odsotnost puščanja pod tlaki več deset megapaskalov. Če ima preskusno vpenjalo nestandardne navoje ali omejen prostor, je mogoče prilagoditi dimenzije vmesnika – vključno z vrsto navoja, premerom tesnilne površine, dolžino navoja in celo zunanjo konturo senzorja – brez spreminjanja obstoječega vpenjanja.
Tehnični vidiki: velikost in stroški
Pri porušitvenem testiranju obstaja določena verjetnost, da se senzor poškoduje skupaj s preskušancem (zaradi plastične deformacije ali pretrganja senzorske membrane zaradi nadtlaka). Zato mora biti senzor kompakten (premer približno . 10–20 mm, dolžina 30–60 mm), da ga lahko namestite v bližino zvarov ohišja ali v ozke reže. Medtem bi morala biti cena na enoto nižja od običajnih senzorjev tlaka na trgu, zaradi česar je obsežna večtočkovna uvedba ekonomsko izvedljiva.
Zaključek
Glavna vloga tlačnih senzorjev pri testiranju porušitve je zanesljivo pretvorba prehodnih visokotlačnih sprememb plina znotraj enote za shranjevanje energije v snemljive električne signale, s čimer se količinsko opredeli tlak porušitve, locira izvor porušitve in oceni stopnja naraščanja tlaka. Brez takih senzorjev bi morali inženirji oceniti najvišji tlak posredno iz morfologije fragmentov ohišja ali količine preostalega plina po izbruhu, kar bi povzročilo velike napake. Z uvedbo niza, prilagajanjem vmesnika, kompaktno velikostjo in zmernimi stroški ti senzorji omogočajo hkratno pridobivanje tlaka (pri desetinah megapaskalov) iz več šibkih točk na komori iz nerjavečega jekla, kar zagotavlja neposredne kvantitativne podatke za konstrukcijsko varnostno zasnovo in opozorilo o okvarah pakiranih ohišij.
Potrebujete senzor tlaka za testiranje porušitve ali druge zahtevne aplikacije?
Pišite nam še danes – ponudili vam bomo najprimernejšo rešitev, prilagojeno vašim zahtevam.
📧 E-pošta: mihuitec@gmail.com
📞 Telefon: +86 18066965135
🌐 Spletna stran: https://www.mihuitec.com/
