[發(fā)明專利]基于壓電陶瓷技術(shù)的動態(tài)壓力校準(zhǔn)器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810240985.X
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101769814A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玉芳;李程;陶繼增;俞錦;劉晶;楊軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G01L27/00
• 分類號: G01L27/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動態(tài)壓力校準(zhǔn)技術(shù)，涉及一種基于壓電陶瓷技術(shù)的動態(tài)壓力校準(zhǔn)器。

背景技術(shù)

正弦壓力信號是動態(tài)壓力校準(zhǔn)中最常用的周期類信號，通過它可以非常準(zhǔn)確地得到壓力傳感器的幅度頻率特性和相位頻率特性。目前采用的正弦壓力發(fā)生器主要有活塞型、轉(zhuǎn)盤型、射流式和駐波管等。活塞型正弦壓力發(fā)生器所產(chǎn)生的壓力峰峰值最大，但其工作頻率較低，只有幾十Hz左右。而射流式正弦發(fā)生器工作頻率雖可高達(dá)10kHz，但在高頻范圍內(nèi)其產(chǎn)生的壓力峰峰值很小，而且正弦波形失真度很大。駐波管型是利用激勵諧振管道內(nèi)氣體介質(zhì)發(fā)生諧振的方法來產(chǎn)生正弦壓力的，產(chǎn)生的最大壓力峰峰值為幾十kPa，工作頻率為5000Hz。以上幾種正弦壓力發(fā)生裝置所產(chǎn)生的正弦壓力信號在高頻率范圍內(nèi)不但失真度大，而且壓力幅值也變的很小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是制造一種工作頻率很高、產(chǎn)生的壓力幅值較大(尤其高頻時)、失真度較小的基于壓電陶瓷技術(shù)的動態(tài)壓力校準(zhǔn)器。本發(fā)明的技術(shù)方案是，校準(zhǔn)器包括諧振管道、壓電疊堆和電壓激勵電路；其中電壓激勵電路部分包括正弦電壓信號發(fā)生器、功率放大器和LC諧振電路，LC諧振電路的輸出端與壓電疊堆相接，壓電疊堆置于諧振管道的底部，諧振管道內(nèi)部充滿液體介質(zhì)，LC諧振電路產(chǎn)生的激勵信號作用在壓電疊堆上，通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率，改變壓電疊堆的振蕩頻率與諧振管道內(nèi)液體介質(zhì)的固有頻率相等產(chǎn)生諧振，在諧振管道頂部內(nèi)產(chǎn)生正弦壓力波，諧振管道頂部開有安裝待校壓力傳感器的安裝孔。

所述的諧振管道為圓柱形金屬材質(zhì)，諧振管道內(nèi)部充滿液體介質(zhì)，液體介質(zhì)為油或水。

所述的壓電疊堆是由壓電陶瓷片膠合并用無磁不銹鋼封裝；壓電層堆與封裝外殼之間以及壓電層堆的上部管裝隔振密封膠。

所述的電壓激勵電路部分中的LC諧振電路采用電感箱作為電容，壓電疊堆為電感。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明主要由諧振管道、安裝于諧振管道底部的壓電疊堆和壓電疊堆的電壓激勵電路組成；其中電壓激勵電路部分包括正弦電壓信號發(fā)生器、功率放大器和電感箱等組成。通過調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的頻率，壓電疊堆便以不同的頻率激勵諧振管道內(nèi)的液體介質(zhì)發(fā)生振動，壓力波在諧振管道內(nèi)經(jīng)多次反射后產(chǎn)生壓力駐波，當(dāng)壓電疊堆的振動頻率等于諧振管道內(nèi)液體介質(zhì)的固有頻率時，諧振管道內(nèi)液體介質(zhì)發(fā)生諧振，此時在諧振管道封閉端便可產(chǎn)生壓力幅值很大、失真度很小的正弦壓力波。

本發(fā)明諧振管道內(nèi)正弦壓力波的頻率便于調(diào)節(jié)；工作頻率很高，可達(dá)幾十kHz；諧振點(diǎn)下的正弦壓力波的幅值很大(高達(dá)2MPa)、失真度很小(小于1％)；正弦壓力波的幅值并不隨諧振點(diǎn)階次的升高而減小，在某些高諧振點(diǎn)下的壓力波幅值甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低諧振點(diǎn)下的壓力波幅值；正弦壓力波的失真度并不隨頻率的升高而增大。為一利用壓電疊堆激勵諧振管道內(nèi)液體介質(zhì)發(fā)生諧振的方法產(chǎn)生高頻高壓正弦壓力的發(fā)生裝置，用于壓力傳感器動態(tài)校準(zhǔn)。而利用壓電疊堆所具有的頻率響應(yīng)高，出力大的優(yōu)良特性來激勵諧振管道內(nèi)的液體介質(zhì)發(fā)生諧振可產(chǎn)生出頻率高達(dá)幾十kHz、諧振點(diǎn)下幅值達(dá)2MPa、失真度小于1％的正弦壓力信號。

附圖說明

圖1是本發(fā)明示意圖。

具體實(shí)施方式：

校準(zhǔn)器包括諧振管道3、壓電疊堆2和電壓激勵電路；其中電壓激勵電路部分包括正弦電壓信號發(fā)生器1、功率放大器4和LC諧振電路5，LC諧振電路5的輸出端與壓電疊堆2相接，壓電疊堆2置于諧振管道3的底部，諧振管道3內(nèi)部充滿液體介質(zhì)，LC諧振電路5產(chǎn)生的激勵信號作用在壓電疊堆2上，通過調(diào)節(jié)正弦電壓信號發(fā)生器1的頻率，改變壓電疊堆2的振蕩頻率與諧振管道3內(nèi)液體介質(zhì)的固有頻率相等產(chǎn)生諧振，在諧振管道頂部內(nèi)產(chǎn)生正弦壓力波，諧振管道3頂部開有安裝待校壓力傳感器的安裝孔。

諧振管道3為圓柱形金屬材質(zhì)，諧振管道3內(nèi)部充滿液體介質(zhì)，液體介質(zhì)為油或水。

壓電疊堆2是由壓電陶瓷片膠合并用無磁不銹鋼封裝；壓電層堆與封裝外殼之間以及壓電層堆的上部管裝隔振密封膠。

電壓激勵電路部分中的LC諧振電路5采用電感箱作為電容，壓電疊堆為電感。

本裝置的總體結(jié)構(gòu)圖如1。調(diào)節(jié)正弦電壓信號發(fā)生器1的頻率，壓電疊堆2便以相同的頻率作正弦振動，由于壓電疊堆2的振動在諧振管道3內(nèi)產(chǎn)生正弦壓力擾動波，此壓力波在管內(nèi)經(jīng)多次反射后形成穩(wěn)定的壓力駐波。當(dāng)壓電疊堆2的振動頻率等于諧振管道3的固有頻率時，諧振管道3內(nèi)的液體介質(zhì)發(fā)生諧振，此時在諧振管道封閉端便可得到幅值較大、失真度較小的正弦壓力波(在任何階次的諧振點(diǎn)下，諧振管道封閉端的壓力幅值都為最大)。