冲击波压力传感系统准静态校准装置设计(2)

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2) 冲击波压力测量系统的校准方法 2

1.3 本文主要研究内容 3

2 冲击波压力传感系统准静态校准方法 5

2.1 冲击波测试系统的工作特性分析 5

2.2 准静态校准方法研究 6

2.3 半正弦信号频谱特性分析 7

2.4 本章小结 9

3 基于摆锤的半正弦压力信号发生器设计 10

3.1 摆锤式半正弦压力脉冲发生器原理 10

3.2 机械总体方案设计 13

3.1.1 摆锤液压校准装置的工作原理及结构 14

3.1.2 摆锤液压校准装置的工作过程 14

3.3 造压油缸及摆锤指标的确定 17

4 摆锤液压校准装置结构设计及强度校核 20

4.1 蜗轮蜗杆的设计及强度校核 20

4.2 蜗杆轴的设计及强度校核 23

4.3 蜗轮轴的设计及强度校核 31

4.4 摆杆轴的设计及强度校核 38

4.5 本章小结 42

结论 43

致谢 44

参考文献 45

1 绪论

1.1 本课题的研究背景及意义

冲击波压力的测量在民用工程领域以及国防领域有着广泛的应用，其压力特征参数是评价爆炸物性能的重要指标[1]。如何提高冲击波压力测量的精度，已成为学界的热门话题，冲击波压力特征参数的准确测量对国防事业及民用事业有着重要的意义。

冲击波作为一种强压缩波，爆炸过程中，大量能量及爆炸生成物会在极短的时间内被释放在有限的空间中[2]。随之爆炸周围的空气介质或者是其它介质被爆炸产生的大量高温、高压反应产物以急剧向外界扩展发散，使空气介质的压强、密度、温度等物理量迅速增加从而形成冲击波[3]。

目前常用的冲击波压力测量方法有：电测法、等效靶法、生物试验法、光电测试法、存储测试法等[2]。冲击波测试中一般采用ICP型压电式压力传感器[4]。电测法是现在冲击波压力测量方法中最常见的方法，本文中主要讨论电测法。

冲击波压力传感器系统在不同的使用环境之下会有较大的输出偏移；其次冲击波压力测试具有毁伤性，须对压电式压力传感器进行一定的物理防护，而这些物理防护又会产生额外的响应（寄生效应）；同时，随着传感器的使用，也会产生的一定灵敏度下降，输出偏移等问题。因而为了保证压力测量系统的正常工作，需要对传感器进行校准工作。静态校准适用于具有较好的零频和低频特性的压阻压力传感器的校准，不适用于压电式压力传感器的校准。并且压力传感器的静态校准结果与动态校准结果具有较大的差异[5]。同时由于在传感器的实际使用中，其动态性能远比静态性能重要，故对传感器进行动态校准有着非常大的必要性。对那些高精度、寿命有限的昂贵传感器不宜采取静态校准[6]，同时由于压电测量系统固有特性不适合采用静态校准确定系统灵敏度，动态校准克服了静态校准加载时间长、不适合低频特性差的传感器校准的缺点，对动态校准方法的研究有着非常广泛的用处。