气压单位换算（所有单位换算公式大全）

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验器设计

原HJ标准时间2022-08-0410: 50

直升机机载电子设备空速开关虚拟仪器测试仪的设计

作者:何军

1.概观

“机载电子设备空速开关检测测试仪”是采用虚拟仪器控制方式，设计用于检测和测试“空速开关(P.N.32970-10)”的测试仪。

“空速开关(P.N.32970-10)”是安装在直升机上用于自动驾驶系统的部件。该部件的主要功能是，当总压和静压连接之间的压差达到相当于110±5km/h(59.395 kt±2.7 kt)速度的压力值时，空速开关(零件号32970-)

“机载电子设备空速开关测试仪”虚拟化仪器主要用于检测“空速开关(P.N.32970-10)”气密性泄漏指标和空速开关的电子开关工作点。

2.空速开关工作原理介绍

“空速开关(P.N.32970-10)”是安装在直升机上用于自动驾驶系统的部件。该部件的主要功能是，当总压和静压连接之间的压差达到相当于110±5km/h(59.395 kt±2.7 kt)速度的压力值时，空速开关(零件号32970-)

图中显示了“空速开关(部件号32970-10)”的轮廓。

该模块的一个重要技术指标kt是表示速度单位。

Kt是英文knots的缩写，中文名字叫“结”。这种速度单位常用于航海、航空等领域。

1公里=1英里/小时= 1.852公里/小时.

1节=1海里/小时=1.852公里/小时。

“空速开关(P.N.32970-10)”采用两个相对安装的空气速度传感胶囊的原理，它们在产生的压差下接触。

空速开关的特性描述(零件号32970-10)

外形尺寸:76毫米x 40毫米x 40毫米。

(2.992英寸X1.575英寸X1.575英寸)

压力连接:两个配件m 10 x 100 i.s.o。

电气连接:3针型PRL54125-8-3AP

电源:28伏直流电

温度范围:工作温度范围为-56℃至+70℃

储存温度范围为-65℃至+90℃

特定防护标准AIR7251/B

体重:110g±3%。

空速开关的外观描述(零件号32970-10)

压差开关“空速开关(P.N.32970-10)”是一个小圆柱形套筒，带有一个方形安装板，前面有两个压力连接端口，后面有一个电气连接插头。

如图所示，显示制造商名称、产品型号、零件号、日期、检验印章和修改索引的标识牌固定在外壳上。

空速开关工作原理示意图(零件号32970-10)

空速开关(零件号32970-10)的工作原理如图所示:

空速开关气路接入端有两个气路接口，一个是“总压接口(T)”，一个是“静压接口(S)”。

在空速开关的另一端，有一个3芯的“电路连接插头”，其中“A”和“C”是电路开关连接线，“B”是空闲线。

空速开关示意图(零件号32970-10)

空速开关(零件号32970-10)的结构示意图如下图所示。

空速压差开关P/N32970-10由一个圆柱形套管(7)组成，套管中相互安装有两个容器盒(6)和(19)。

其两端由前板(11)封闭，前板上安装有两个压力连接器(总压连接器(13)和静压连接器(10)，后板(25)上安装有四个固定器(1)和垫圈(28)。

两块板用沉头螺钉(24)固定在两个骨架(4)上，两个集装箱也在骨架上。

容器箱有一个螺纹端，通过四个六角螺母(5)安装和调节。

它们通过平垫圈(22)和衬套(23)电绝缘，每个平垫圈和衬套通过电线(3)连接到连接器的引脚。

根据单元1至503的序列号，它们配备有不同的触点，包括一个容器盒作为平面触点(21)，另一个作为凸形触点(20)。

来自连接器(13)的总压力被传送到两个容器箱的双管(17)中，其中一半在连接点处由两个热收缩绝缘套管(18)密封-整体压力紧密性由两个端板上的O形环密封件(16)和电连接器上的N个O形环密封件(2)和一个平垫片(26)获得。

位于主卷边(13)中的隔膜螺钉(12)过滤掉任何压力振荡。

静压连接器(10)通过内置过滤器(8)向外壳内部提供环境压力。

两个压力接头与前面板(11)上的挡板(9)紧密连接，具有端部密封的双重功能，并通过两个螺母(14)和一个锁片(15)连接到圆柱形套筒(7)上，还用于在其面板上安装一个差动预置开关。

当调整容器之间的距离，使总压和静压连接之间的压差达到相当于110±5km/h(59.395 kt±2.7 kt)速度的压力值时，空速开关(零件号32970-10)关闭电路。

总压力通过标有T的总压力接头(13)输送到容器盒的内部，而静压力通过标有S的静态接头(10)输送到套筒的内部..

容器盒随着速度的增加而膨胀，使触点(20)和(21)更靠近，直到它们以110.25 km/h的速度接触..

图例标识描述:

1.螺丝钉

2.o形密封圈

3 、& lt电>导体

4.骨骼

5.六角螺母

6.集装箱箱

7.圆柱形套筒

8.内置过滤器

9.金属板

10.静压连接器

11.前夹板

12、隔膜螺钉

13.全压连接器

14.坚果

15.锁定选项卡

16.o形密封圈

17、双管

18、热缩绝缘套管

19、集装箱箱

20、平面接触

21、圆柱形触点

22、平垫圈

23.套管

24、按下插销

25.支承板

26、平密封

27.连接器，连接器

28、垫圈

3、空速的概念

空速是相对于空气而言的。根据世界上的差异，空速可以分为三种:校准空速，真空速等等。

TrueAirSpeed，也称为真空速度。它代表飞机在飞行时相对于周围空气的速度，其英文缩写为TAS，用符号VT表示。

指示空速(IndicatedAirSpeed)又称表速，是在海平面标准大气条件下(760毫米汞柱，温度为零下15度)，根据测得的动压和空速与动压的关系表示的速度值。它的缩写是(IAS)，用符号Vi表示。为了飞行安全，指示空速是飞行员控制飞机的基础。

校准空速(CalibratedAirSpeed)又称校准空速，是修正安装误差和仪表指示误差后，空速表上以指示空速显示的空速。它的缩写是(CAS)，用符号Vc表示。

安装在直升机上的空速指示器如下图所示。

4.飞行高度表和大气压力

根据大气的组成和特点，大气静压Ps随着高度的增加而减小。通过测量气压Ps来间接测量高度，这就是气压高度表的工作原理，本质上是一种测量绝对压力的压力表。

安装在直升机上的飞行高度表如下图所示。

气压和海拔的关系是海拔升高，气压降低。在3000米范围内，气压每增加12米下降1毫米汞柱，约为133帕。

大气压随着海拔的升高而降低，但没有正比关系。海拔越高，下降越慢。

一般来说，每升高100米，大气压力下降0.67千帕(5毫米汞柱)。比如拉萨海拔3658m，大气压65.2 kPa (489毫米汞柱)，仅为海平面大气压(101.3 kPa)的64.4%。

标准大气压

标准大气压是指标准大气条件下海平面的大气压力，由物理学家托里切利于1644年提出，其值为101.325kPa，是压力的单位。曾经，标准温度和压力(STP)被定义为0°C(273.15K K)和101.325kPa(1atm)，但在1982年，IUPAC将“标准压力”重新定义为100kPa。

大气压力测量单位:

磅/平方英寸

厘米/汞——水银柱高度(厘米)

cm/Hg–水银柱高度(英寸)

Pa–Pa ~ SI ~ 1pa = 1n/m2

巴-巴~气压单位~ 1巴= 105帕

毫巴–毫巴~ 1毫巴= 10-3巴

压力单位之间的换算关系为:

1标准大气压=760毫米汞柱= 76厘米汞柱= 1.01325×10 ^ 5帕= 10.339米H2O。

1标准大气压=101325N/㎡。(在计算中，通常是1个标准大气压= 1.01×10 ^ 5n/㎡)。100千帕= 0.1兆帕

1标准大气压= 14.7磅/平方英寸= 76厘米/汞柱= 29.92英寸/汞柱。

= 1.01325巴= 1013.25巴

5、动压和静压传感器:

“机载电子设备空速开关检测测试仪”虚拟仪器检测系统中使用的动压和静压采集压力传感器分别采用日本产ZSE40F和ZSE40高精度数字压力传感器，其外形如图所示。

压力传感器的技术性能指标如下:

ZSE40F的工作压力范围:从-100.0kPa到++100.0kPa

电源电压:DC12-24V+/-10%(波动度在10%以内)

保证耐压:500kPa

压力分辨率:0.1kPa1mmHg(设备动态压力测试选用mmHg)。

压力反应时间:2.5毫秒

重复精度:满刻度范围内+/-0.2%，低于+/-1个单位。

模拟电压输出:在1-5V+/-5%满量程范围内(在电压范围内)

模拟输出的线性度:满量程范围内+/-1%

模拟电压输出阻抗:1K

环境温度范围:运行期间为0-50℃，储存期间为-10-60℃(防止结冰)。

环境湿度范围:35-85%RH(防止结冰)

ZSE40的工作压力范围:从10.0kPa到-101.3kpa

电源电压:DC12-24V+/-10%(波动度在10%以内)

保证耐压:500kPa

压力分辨率:0.1千帕

压力反应时间:2.5毫秒

重复精度:满刻度范围内+/-0.2%，低于+/-1个单位。

模拟电压输出:在1-5V+/-2.5%满量程范围内(电压范围内)

模拟输出的线性度:满量程范围内+/-1%

模拟电压输出阻抗:1K

环境温度范围:运行期间为0-50℃，储存期间为-10-60℃(防止结冰)。

环境湿度范围:35-85%RH(防止结冰)

动压和静压加到压力传感器上并转换成模拟电压输出，然后分别加到空速表、高度表和垂直速度的比例放大器的输入端。ZSE40和ZSE40F的接线图如下:

6、空速开关检测测试仪气控系统设计说明书。

“机载电子设备空速开关测试仪”设计中的气路控制系统如下图所示。

为“机载电子设备空速开关测试仪”设计的气路控制系统由两组变速微型气泵组成，通过控制电磁阀开关分别产生动压和静压，然后送入动压和静压流量控制气阀开关。

动压输出一路到动压输出喷嘴(T动压接口)，接“空速开关”的“全压口T”，一路接缓冲储气罐，接压力传感器ZSE40F。

一路静压输出到静压输出喷嘴(S静压接口)，连接到“空速开关”的“静压口S”，另一路连接到压力传感器ZSE40。

在动压和静压之间，有一个交叉连接控制阀和一个交叉连接控制电磁阀。当测试空速开关的泄漏测试时，当启动压力和静压为全压时，使用该阀。

7、空速开关(P.N.32970-10)虚拟仪器检测系统设计。

虚拟仪器检测系统屏幕上显示的空速表和高度表模拟了安装在直升机上的空速表和高度表，如下图所示。

空速开关(P.N.32970-10)虚拟化仪器测试仪控制系统的屏幕显示，如图所示。

空速开关(P.N.32970-10)虚拟仪器测试仪从虚拟仪器屏幕显示，可以直观地看到该系统由五部分组成:

1)、+28V电源管理系统。

2)、+15V电源管理系统。

3)、+5V电源管理系统。

4)动态压力控制系统。

5)静压控制系统。

空速开关(部件号32970-10)虚拟仪器测试仪的外部端口有:

6) T口:由动压系统控制。

7) S口:由静压系统控制。

8.空速开关测试方法说明(P.N.32970-10)

空速开关(P.N.32970-10)组件与“空速开关组件虚拟仪器测试仪”的连接方法如图所示。

当测量空速开关(P.N.32970-10)的漏气测试时，通过“三通”连接空速开关的“T”端和“S ”,然后将其连接到空速开关模块虚拟仪器测试仪的“T”端口或“S”端口。

8.1.以传统方式对空速开关(P.N.32970-10)进行气体泄漏测试。

机载电子设备检测“空速开关(P.N.32970-10)”漏气的传统检测方法如下图所示。

在传统的泄漏测试中，使用“空速开关”将两个连接器T和S连接到同一压力源和尽可能短的水银(mercury)测试柱。

将压力增加到500毫巴(7.25磅/平方英寸)，然后关闭压力源。在10分钟内，测试柱上的压力读数下降不应超过10mb。

然后如下图所示改变连接方式，抽真空至660mb(9.57psi)重复测试过程，10分钟内真空压力上升不得超过13mb(-1885psi)。

8.2、空速开关(P.N.32970-10)传统电子开关测试。

电子开关在20℃下测试，如下图所示。

该测试仅向连接T端口施加压力。

连续性测试装置指示的电接触应在5.72mb(+0.56mb，-0.49mb)和0.08294 psi (+0.0812 psi，-0.0071 psi)的压力下进行。

8.3.虚拟仪器模式下空速开关(P.N.32970-10)的气体泄漏测试。

1)“空速开关(P.N.32970-10)”的气路“T”和“S”通过一个三通接头将气路管连接到“空速开关组件虚拟仪器测试仪”的“T”端口，并使用动压对“空速开关(P.N.32970-10)”进行气体泄漏。

2)用鼠标点击并按下“动态气泵控制”按钮，打开“动态气泵”电源，点击并缓慢旋转“空速表PWM调速旋钮”，使“动态气泵”受PWM控制，缓慢启动，增加充气强度。观察空速表从“0km/h”逐渐上升，直到空速表达到300km/h，然后点击“动态气泵控制”按钮，关闭“动态气泵”运行，如下图。

此时“空速表数字显示km/h”窗口也显示“300”。为防止测试中操作失误损坏机载电子设备，将“空速上限(km/h)”设置为“350”。当气压使空速表上升超过“350”时，电源自动切断，“动压气泵”工作电源关闭，停止增加动压施加。

当按下“动态气泵控制”按钮时，“动态气泵电源控制”指示灯同时亮起。

当虚拟仪表空速表达到“300km/h”时，“空速开关模块虚拟仪表测试仪”的“T”端口上的动压相当于安装在直升机上的“空速表”显示的“300km/h”的动压值。

在关闭“动压空气泵”的电源并停止增加动压施加量之后。“空速表”保持显示在“300km/h”的位置，观察10分钟内，“空速表”指示下降不应超过由“15km/h”或“空速开关(P.N.32970-10)”制造商提供的技术手册要求的压力值换算成的空速值指数。

3)“空速开关(P.N.32970-10)”的气路“T”和“S”通过三通接头连接到“空速开关组件虚拟化仪器测试仪”的“S”端口，“空速开关(P.N.32970-10)”通过静压气化。用鼠标点击“静态气泵控制”按钮，打开“静态气泵”电源。点击并缓慢旋转“高度计PWM速度控制旋钮”,使“静态空气泵”受PWM速度控制，并缓慢开始增加提取气体强度。观察高度表从“0m”逐渐上升，直到高度表达到3(X1000m)，然后点击“静态气泵控制”按钮，关闭“静态气泵”。

此时“高度表数显X1000m”显示窗口也显示“3.000”。为防止测试中操作失误损坏机载电子设备，将“高度上限(x1000m)”设置为“3.500”。当气压使高度计达到“3.500”时，电源自动切断，“静压气泵”的工作电源关闭停止。

当按下“静态气泵控制”按钮时，“静态气泵电源控制”指示灯同时亮起。

当虚拟化仪表空速表到达“3(x1000m)”时，“空速开关组件虚拟化仪表测试仪”的“S”端口上的动压相当于直接连接安装在直升机上的“高度计”显示“3000m”的静压。

虚拟仪器的显示值相当于直接连接直升机上安装的“高度计”显示“3000米”的静压值，如下图所示。

“静压气泵控制”虚拟仪器系统如下图所示。

在关闭“动压空气泵”的电源并停止增加动压施加量之后。“空速表”保持显示在“300km/h”的位置，观察10分钟内，“空速表”指示下降不应超过由“15km/h”或“空速开关(P.N.32970-10)”制造商提供的技术手册要求的压力值换算成的空速值指数。

9、空速开关(P.N.32970-10)虚拟仪器电动开关闭合状态测试。

“空速开关(P.N.32970-10)”电气开关测试连接方式如图所示。

“空速开关(P.N.32970-10)”的电气开关测试显示模式如下图所示。

测试“空速开关(P.N.32970-10)”的电气开关时，仅将“空速开关组件”的“T”端口连接到“空速开关组件虚拟仪器测试仪”的“T”端口。

压力测试系统启动后，当空速指示器从“0km/h”运行到“100km/h”时，“空速开关打开指示器”灯一直亮，如图所示。

当动压使“空速指示器”达到“110km/h±5km/h”时，“空速开关on指示器”灯开始亮，如图。