[發明專利]基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法

在審

• 申請號: 201410272912.4
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104062068A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 馬鐵華;張紅艷;豐雷;裴東興;李新娥;張瑜;沈大偉
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00;G01L27/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

技術領域

本發明公開的基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法屬于階躍壓力信號技術領域及壓力傳感器動態校準技術領域，具體涉及的是一種采用高能脈沖激光束加熱傳壓介質，產生階躍壓力的方法。

背景技術

　　在壓力信號動態測試場合，如：火炮膛壓測試、沖擊波超壓測試等，被測壓力信號有以下特點：上升沿陡峭、幅值高、脈沖持續時間短等。在此類動態測試應用中，首先須對壓力傳感器進行動態校準，以確保傳感器的各種性能指標滿足測試要求。目前，壓力傳感器動態校準常用的裝置或方法有：激波管動態校準裝置、高靜壓下準δ函數脈沖壓力校準裝置、落錘校準法等。

高靜壓下準δ函數脈沖壓力校準裝置與落錘校準法都是產生一個接近于δ函數的脈沖壓力信號，用此壓力信號對傳感器進行校準。而激波管動態校準裝置是對激波管高壓腔進行充氣加壓，并利用高壓腔與低壓腔內氣體壓力的差異使兩腔之間的膜片破裂，氣體從高壓腔進入低壓腔從而產生激波，激波打到壓力傳感器上形成一個近似階躍信號的壓力信號，以此階躍壓力信號來校準傳感器。激波管是現在公認的校準壓力傳感器的可靠方法之一，但激波管校準裝置仍存在一些不足之處：首先，激波管能產生的階躍壓力幅值只能達到幾十兆帕，難以達到幾百兆帕，往往不能滿足高壓傳感器校準的要求；其次，激波管采用破膜方式產生激波，而由此產生的階躍壓力信號上升時間較長，是微秒量級，距離理想的階躍信號差距較大。

本發明為了解決傳統激波管校準裝置階躍壓力幅值較小、上升沿時間較長的缺點，提出了一種利用大功率激光器瞬間加熱傳壓介質而產生幅值較大、上升沿時間較短的壓力信號的方法，并以此信號對高壓傳感器進行動態校準。

發明內容

本發明的目的是：向社會提供基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法及其產生裝置，以及基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置三個技術方案，本發明的階躍壓力產生方法可產生壓力幅值達100兆帕以上，階躍壓力上升沿時間小于30納秒的階躍壓力信號。階躍信號的幅值以及上升沿時間兩項指標都優于傳統的激波管產生的階躍壓力信號。

本發明的技術方案包括基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法及其產生裝置，以及基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置三部分。

本發明關于基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法的技術方案是這樣的：這種基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法，技術特點在于：所述的階躍壓力產生方法是采用高能脈沖激光束，透過耐高壓透光窗射入壓力腔中，壓力腔中的傳壓介質被高能脈沖激光束加熱對壓力腔壁產生階躍壓力，該階躍壓力信號壓力幅值能達到100兆帕以上，上升沿持續時間小于30納秒。

根據以上所述的基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法，技術特點還有：所述的基于高能脈沖激光器的階躍壓力產生方法是：采用高能脈沖激光器發射高能脈沖激光束，經過耐高壓透光窗射入密閉的壓力腔中，此時壓力腔中被加熱的傳壓介質分子熱運動加劇，對壓力腔壁產生壓力，該壓力即為階躍壓力信號，所述的高能脈沖激光束能以很小的能量損耗透過耐高壓透光窗射入密閉的壓力腔中，壓力腔中充滿傳壓介質，此高能脈沖激光束可以加熱壓力腔中的傳壓介質，使傳壓介質的分子熱運動加劇，分子熱運動加劇在宏觀上表現為傳壓介質的溫度升高以及傳壓介質的壓強升高，升高的壓強作用在壓力腔壁上形成增大的壓力，從而產生壓力信號上升沿。壓力上升到一定幅值之后不再增大，此時由于傳壓介質的溫度保持高溫一段時間，同樣高壓力幅值也保持一段時間，因此整個壓力升高并保持的過程形成一個完整的階躍壓力信號。