通過上式可以通過壓差來計算流量，為了平衡擴張和壓縮作用以及盡量減少能量損失，當θ＝7°，φ＝0.13，ζ＝0.02，且流量Q為61.1L/min，即在該管徑下流速為1m/s時，對異徑管尺寸進行優(yōu)化為：a＝0.4r0，b＝0.8r0，a＝2.9264，b＝3.1109，α+β＝6.0373，α/β＝0.9407

將上述優(yōu)化解代入液壓實例中，管徑r0＝18mm，油液密度ρ＝870kg/m3，則對應(yīng)：

該壓差值范圍附近易于應(yīng)用MEMS差壓傳感器進行測量，圖3為在該結(jié)構(gòu)參數(shù)傳感裝置在流速為1m/s條件下的流場仿真情況，可以看到異徑管錐形部分內(nèi)外流道的壓力變化，外流道內(nèi)的壓力逐漸降低，內(nèi)流道內(nèi)的壓力逐漸升高，在異徑管后續(xù)直管段內(nèi)外壓力穩(wěn)定，形成一定壓力差。

圖3 內(nèi)部流場壓力分布情況

3、MEMS傳感器的靜態(tài)標定

3.1 MEMS芯體標定

在進行實驗研究時，選取了一種壓阻式MEMS微型壓差敏感芯體，在組裝傳感器之前，采用了FLUKE 718 10G型壓力校準儀（Pressure Calibrator）對芯體進行標定。FLUKE 718 10G型壓力校準儀通過其自帶的一個主氣泵和一個微調(diào)氣泵可以輸出穩(wěn)定的－12～30psi（－83～207KPa）氣壓，精度達到±0.05%滿量程。實驗所用的MEMS芯體額定工作壓力量程為6KPa（安全工作壓力十倍于滿量程），在10.00＋/－0.01V激勵電壓下，用FLUKE壓力校準儀標定結(jié)果如下：

圖4 MEMS芯體的標定

由圖可以看出，在額定工作壓力量程范圍內(nèi)，芯體所受的壓差與輸出信號呈良好的線性關(guān)系，傳感器輸出信號隨壓力上升和下降過程中線性重合度非常好。多次標定結(jié)果顯示傳感器有良好的重復性，這為以后實驗數(shù)據(jù)的可靠性提供了有力保障，同時也說明所選壓阻式MEMS微型壓差敏感芯體的性能滿足實驗要求。

3.2 MEMS傳感器的標定

新型MEMS傳感器的標定是通過渦輪流量計來實現(xiàn)的。采用串聯(lián)在系統(tǒng)中的CLG15耐高壓渦輪流量計（名義精度為0.5%）和SO64C-1型流量測試儀進行標定。

打開電源，開啟液壓實驗臺，在實驗中對MEMS傳感器進行在線標定。待系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)后，調(diào)節(jié)變頻器頻率，先以5Hz增長幅度從25Hz調(diào)整到80Hz，再以5Hz降低幅度從80Hz調(diào)整到25Hz，同步記錄下流量測試儀SO64C-1測量到的流量和采集系統(tǒng)采集到的電壓信號。

圖5 新型MEMS傳感器流量――輸出電壓特性圖

圖5中靠下面的那一條線為變頻器頻率上升過程中流量傳感器輸出曲線，上面一條為頻率下降過程中的新型流量傳感器輸出曲線。從圖中可以看出兩條曲線的線性度較好，差別較小，即說明新型MEMS傳感器線性度較好，遲滯較小。同時還可以得到整個曲線的擬合直線以及公式，如圖6所示。

圖6 新型MEMS傳感器流量――輸出電壓趨勢線