基于ANSYS的电容式膛压传感器设计与数值模拟

本文主要探讨了基于ANSYS的电容式测压器在火炮膛压测试中的应用。针对传统传感器安装结构与测压器小体积之间的冲突，论文提出了一种创新设计的壳体电容式压力传感器。这种传感器通过结合电容原理，实现了压力测量的高精度和小型化，解决了实际工程中的尺寸限制问题。 文章首先详细介绍了该测压器的结构，包括其内部构造以及工作原理。壳体电容式压力传感器通常包含一个可变电容，当外部压力作用于壳体时，会改变壳体的形状或间隙，进而影响电容值，从而实现压力的转换。作者利用ANSYS这款强大的有限元分析软件进行静态和瞬态分析，对壳体的电容特性进行了深入研究。 静态分析部分，作者通过ANSYS模拟了不同压力下的壳体变化，并采用最小二乘法对电容数据进行拟合，得到了高度相关的拟合系数0.9975，这表明模型的精度非常高。接着，他们绘制出了电容式测压器的静态灵敏度曲线，展示了压力与电容变化之间的线性关系，这对于理解传感器的工作性能至关重要。 动态实验部分，作者将该测压器连接到模拟膛压发生器上，通过上升沿校准方法对实际膛压信号进行实时校准，分析了测压器在动态条件下的响应特性。结果显示，这种测压器具有优良的非线性特性，即随着压力的增加，其静态灵敏度也随之提升，这在实际应用中意味着它能准确捕捉到压力变化的细微差异。 这篇论文证实了这种基于ANSYS设计的电容式测压器在火炮膛压测试中的实用性，其良好的性能和适应性使其具有很高的推广价值。此外，作者提供的数值模拟方法和实验验证，为同类传感器的设计和优化提供了宝贵的参考，对于提高工程测试设备的精度和可靠性具有重要意义。本文的研究成果不仅对军事工程领域有直接应用，也为其他需要高精度压力监测的工业场景提供了新的解决方案。