对压力传感器的常规标定大体可分为两种方法,一种是静态标定,另一种是动态标定。传感器静态标定目的是确定传感器的静态特性指标,如线性度、灵敏度、精度、迟滞性和重复性等;动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数,如时间常数、上升时间或工作频率、通频带等。准静态(准动态)标定是介于二者之间的一种传感器灵敏度标定方案,其压力源一般采用半正弦压力源,也就是本文所关注的落锤压力标定装定置在重锤下落撞击油缸活塞时所产生的压力。“准静态”或“准动态”的合适称谓取决于标定压力信号的有效频带与被标定传感器工作频带之间的相对关系:如果被标定传感器工作频带下限为0(可测量静态信号、相应亦可实施静态标定),而标定压力信号的有效频带上限远低于被标定传感器工作频带上限,称之为“准静态标定”,标定结果接近于静态标定;如果标定压力信号的有效频带超出被标定传感器的工作频带,则称之为“准动态标定”,此种标定要求标定压力信号与传感器工作时测量的压力信号波形充分相似时才有意义——可以有效减小测量结果的误差。“准静态标定”和“准动态标定”都有广泛的应用需求,例如,对于那些可实施静态标定的传感器,如果反复静态标定,由于加载时间长,导致传感器的寿命主要消耗在标定过程中,而准静态标定的每一个压力源,只加载几个毫秒,可以极大地延长传感器的寿命。又如,压电式传感器在配用中等输入阻抗的电荷放大器时,用静态标定是难以进行的,而用准动态标定法容易实现。61404
“落锤”式压力标定装置中,油缸内压力脉冲的产生所需要的能量是通过重锤自由下落、撞击活塞后,由重锤的动能转变为压力势能。这种依靠重锤自由下落来获得一定动能的方法,在目前各种类型的准动态压力标定装置中得到了广泛应用。目前,欧美各国均采用这种方法来对压力传感器进行准静态(或准动态)标定。具有代表性的应用,如奥地利AVL公司的B620与B621,均采用了这种方式来获取标定中所需要的能量;瑞士kistler仪器公司、美国阿伯丁靶场的类似系统,都采用了这种方式。
利用落锤压力标定装置对被校传感器进行标定可以有4种应用方式[3-4]。第一种是由标准压力传感器对被校压力传感器之间的压力标定,也就是使标准压力传感器和被标定压力传感器对称地安装在标定油缸周围,感受相同的标定压力激励,把被标定压力传感器的输出与标准压力传感器的输出进行比较文献综述,得出被标定传感器的灵敏度;第二种标定方式是根据落锤的降落高度来对压力传感器进行压力标定,也就是建立落高-压力模型来实现标定;第三种标定方式是监测落锤的下落冲击力对被标定传感器的压力进行标定,也就是建立冲击力-压力模型的标定方法;第四种标定方式是基于加速度监测的压力传感器标定,通过建立加速度-压力模型来实现标定。第四种标定方式的具体过程是,首先利用标准加速度传感器测量落锤的加速度,用标准压力传感器测得相应的压力峰值,建立加速度-压力实验模型;实施标定时,再次利用标准加速度传感器测量落锤的加速度,由已获得的模型通过加速度“算出”压力峰值,与被校传感器的输出结果进行比较,作为被标定压力传感器接受的压力值。第四种标定过程是工作传感器与标准传感器之间进行的间接比对标定,这种方案尚待于进一步研究,也正是本课题研究的内容。