Solution de contrôle précis de la température et de la pression atmosphérique

La technologie de mesure de pression de surface par peinture sensible à la pression est une technologie de mesure optique aérodynamique développée à la fin des années 1980. Comparée à la technologie de mesure basée sur des trous de mesure de pression discrets, la PSP, en tant que technologie de mesure de pression sans contact, permet d'obtenir la distribution de pression sur l'ensemble du champ de la surface de mesure à grande distance, évitant ainsi d'endommager le modèle et de perturber le champ d'écoulement.

 

Elle se caractérise également par une haute résolution spatiale et une fréquence d'acquisition de données élevée. Ses applications potentielles sont vastes, notamment dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et des machines à turbines, et elle est considérée comme l'une des technologies d'essais en soufflerie les plus prometteuses du XXIe siècle.

 

L'évaluation des performances des peintures ou revêtements sensibles à la pression se divise en deux méthodes : statique et dynamique :

 

(1) Essai de caractéristique statique : Il s’agit d’un essai de performance du revêtement sensible à la pression sous des conditions de pression statique ou à variation très lente. Cet essai est généralement utilisé pour évaluer la sensibilité du revêtement, c’est-à-dire sa réactivité après application d’une pression. L’essai de caractéristique statique comprend également le test de sensibilité du revêtement à différentes températures.

 

(2) Test de caractéristique dynamique : Il s’agit d’un test de performance du revêtement sensible à la pression dans des conditions de pression dynamiques ou à variation rapide. Ce test est généralement utilisé pour évaluer la vitesse de réponse du revêtement, c’est-à-dire sa capacité à réagir à des variations rapides de pression.

 

Récemment, un utilisateur a souligné la nécessité de réaliser des essais statiques sur les revêtements sensibles à la pression. Ces essais requièrent un contrôle précis de la pression et de la température sous vide sur l'instrument de test, ainsi que la mise en place d'un environnement contrôlé en termes de pression sous vide, de concentration en oxygène et de température pour le revêtement. Les indicateurs sont les suivants :

(1) Chauffage unilatéral d'une feuille métallique carrée revêtue d'un enduit sensible à la pression. L'échantillon de feuille est placé dans une cavité fermée munie d'une fenêtre optique sur le dessus, et la pression du vide dans la cavité doit être contrôlée avec précision.

(2) Taille de l'échantillon : 50 mm × 50 mm × 5 mm.

(3) Température de l'échantillon : -10~80 ℃ , précision du contrôle de la température ± 0,1 ℃ .

(4) Pression sous vide : pression absolue 1Pa~600kPa, précision ±1% de la lecture.

(5) Concentration d'oxygène : 0~80%, précision ±1%.

 

Cet article propose une solution de contrôle précise de la température, de la pression atmosphérique et de l'environnement ambiant du dispositif de test des propriétés statiques des revêtements sensibles à la pression, en réponse aux exigences techniques proposées par les utilisateurs susmentionnés, assurant un contrôle précis des différentes températures et des pressions de vide variables pour le dispositif de test.

 

D'après les exigences techniques ci-dessus, il ressort que les variables de contrôle environnemental requises pour le test des caractéristiques statiques du revêtement sensible à la pression sont la température, la pression du vide (pression positive et négative) et la concentration en oxygène, et que ces trois variables doivent avoir des valeurs réglables différentes.

 

À cette fin, cette solution utilisera les trois technologies indépendantes suivantes pour parvenir à un contrôle précis de ces trois variables :

(1) Contrôle de la température : Utilisant la technologie de réfrigération à semi-conducteurs TEC basée sur le principe Peltier, cette technologie de contrôle de la température est actuellement plus adaptée à la technologie de chauffage et de refroidissement dans la plage de température de -10 à 80 ℃ , avec une grande précision, une vitesse de réponse rapide, une mise en œuvre facile et une structure simple.

(2) Contrôle de la pression sous vide : En utilisant la technologie de méthode d'équilibre dynamique, en contrôlant le flux de gaz entrant et sortant de la chambre d'essai, les débits d'admission et d'échappement sont équilibrés dynamiquement, permettant ainsi un contrôle précis et constant de la pression sous vide fixée arbitrairement dans la large plage de 1 Pa à 600 kPa (pression absolue).

(3) Contrôle de la concentration en oxygène : en utilisant la technologie de contrôle du débit massique de gaz, les débits d'oxygène et d'autres gaz environnementaux sont contrôlés séparément, permettant ainsi un contrôle précis de la concentration en oxygène dans le gaz mélangé.

 

Il convient de noter ici que dans le processus de contrôle de la pression sous vide par la méthode d'équilibre dynamique, pour la plage de pression d'air plus élevée avec une pression absolue comprise entre 1 kPa et 600 kPa, le mode de contrôle en aval est requis pour obtenir une précision de contrôle plus élevée, c'est-à-dire que l'ouverture de la vanne à aiguille de contrôle électrique d'admission fixe est maintenue constante pour maintenir le débit d'admission constant, et le contrôle de la pression sous vide est effectué en ajustant rapidement et automatiquement l'ouverture du régulateur de pression proportionnel d'échappement en aval.

 

Pour la plage de basse pression et de vide poussé avec une pression absolue inférieure à 1 kPa, le mode de contrôle en amont est nécessaire pour obtenir un contrôle plus précis, c'est-à-dire que le régulateur de pression proportionnel d'échappement est complètement ouvert pour permettre à la pompe à vide d'extraire le gaz dans la chambre d'étalonnage à pleine vitesse, et le degré de vide est contrôlé en ajustant rapidement et automatiquement l'ouverture du régulateur de pression proportionnel d'admission en amont.

 

Pour permettre un réglage indépendant des deux régulateurs de pression proportionnels , la solution est équipée du régulateur de pression proportionnel Kao Lu . Les deux canaux de commande indépendants permettent de gérer respectivement les modes de contrôle amont et aval, et d'effectuer une régulation PID automatique ou manuelle indépendante. Ce contrôleur est également fourni avec un logiciel permettant sa configuration et son pilotage à distance via un ordinateur hôte.

 

Pour contrôler précisément la concentration ou la proportion d'oxygène, on mélange les différents gaz de travail après une mesure précise dans le réservoir de mélange, puis on les introduit dans la chambre d'étalonnage. La pression partielle d'oxygène dans cette chambre peut ainsi être contrôlée avec précision. Lors du contrôle de la concentration d'oxygène, il convient de porter une attention particulière aux deux points suivants :

(1) Pour un gaz de travail unique donné, un régulateur de débit massique de gaz du gaz correspondant est nécessaire.

(2) La pression du réservoir de mélange doit être constamment contrôlée ou un réducteur de pression doit être installé à la sortie du réservoir afin de maintenir une pression de sortie stable. Ceci est essentiel pour un contrôle précis de la pression de vide dans la chambre d'étalonnage.

 

En résumé, cette solution répond parfaitement aux diverses exigences techniques formulées par les utilisateurs et offre une grande précision de contrôle ainsi que des capacités de contrôle automatique. De plus, cette solution présente également les caractéristiques suivantes :

(1) Cette solution présente une grande applicabilité. En modifiant les indicateurs de paramètres des composants concernés, elle peut être appliquée aux besoins de test des caractéristiques statiques des revêtements sensibles à la pression avec différentes plages de contrôle.

(2) Les régulateurs de température et de pression sous vide utilisés dans la solution sont fournis avec un logiciel permettant de déboguer et de piloter l'ensemble du système de contrôle directement depuis un écran d'ordinateur. Les courbes d'évolution des différents paramètres du processus de contrôle sont automatiquement enregistrées. Ainsi, la mise en place rapide d'un système de contrôle de température et de pression sous vide ne nécessite aucun développement logiciel, ce qui simplifie considérablement l'étalonnage des caractéristiques statiques des revêtements sensibles à la pression.

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