[發明專利]一種微型超高壓力傳感器動態標定裝置

在審

• 申請號: 201911141002.1
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110793715A
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 張國棟;劉元;趙玉龍;韋學勇;張一中;王馨晨;李慧;任煒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00;G01L27/00
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 賀建斌

一種微型超高壓力傳感器動態標定裝置，包括靶板裝置，靶板裝置上固定有微型超高壓力傳感器，微型超高壓力傳感器上方設置有飛片驅動裝置，飛片驅動裝置的飛片輸出口與微型超高壓力傳感器的敏感元件對準，飛片驅動裝置與靶板裝置通過螺栓連接；飛片驅動裝置包括殼體，殼體通過限位孔結構從上到下依次固定有微雷管、飛片和加速膛；靶板裝置包括底座，底座上通過限位孔結構固定有承壓塊；本發明采用MEMS工藝實現飛片的微型化與薄膜化，從而滿足飛片尺寸與微型超高壓力傳感器敏感元件尺寸相近的要求，提高了微型超高壓力傳感器動態標定曲線的精度，且標定裝置的成本低，適用于微型超高壓力傳感器的動態標定。

技術領域

本發明屬于壓力傳感器測試技術領域，具體涉及一種微型超高壓力傳感器動態標定裝置。

背景技術

隨著MEMS火工品、微納米含能材料等的不斷發展，微型超高壓力傳感器在微尺度裝藥輸出性能表征中得到了廣泛應用。為了保證一定的測試精度，微型超高壓力傳感器的動態標定已成為一項亟待解決的關鍵問題。

在現有的超高壓力傳感器標定方法中，輕氣炮加載是最常用的一種標定手段，它的基本原理是：輕氣炮中的飛片在發射管中加速后撞擊到靶板上，導致靶板中產生沖擊波，從而使得一個壓力作用在傳感器上，同時，利用恒流源和示波器組成的測試系統測量超高壓力傳感器的輸出電壓相對變化值。通過改變飛片速度可以獲得一系列壓力值與其對應的電壓相對變化值，經過數據處理即可獲得傳感器的動態標定曲線。但是該方法應用于微型超高壓力傳感器時存在一些缺點：第一，每批次超高壓力傳感器都應該進行抽樣動態標定，而輕氣炮的單批次標定成本是非常高的，這無疑增加了傳感器的使用成本，進而限制了傳感器的推廣應用；第二，輕氣炮的炮徑(飛片直徑、靶板尺寸與炮徑相近)遠大于微型超高壓力傳感器的敏感元件尺寸，這將使得傳感器承受的壓力近似于靶板某點處的壓力。然而在實際中很難保證靶板上的沖擊載荷處處相等，故傳感器承受的壓力與根據飛片速度計算的壓力并不相等，從而導致標定曲線產生一定的誤差。

因此，為了獲得較準確的微型超高壓力傳感器動態標定曲線并降低標定成本，就必須同時解決上述兩個缺點。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種微型超高壓力傳感器動態標定裝置，采用MEMS工藝實現飛片的微型化與薄膜化，提高了微型超高壓力傳感器動態標定曲線的精度，且標定裝置的成本低，適用于微型超高壓力傳感器的動態標定。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種微型超高壓力傳感器動態標定裝置，包括靶板裝置4，靶板裝置4上固定有微型超高壓力傳感器3，微型超高壓力傳感器3上方設置有飛片驅動裝置2，飛片驅動裝置2的飛片輸出口與微型超高壓力傳感器3的敏感元件對準，飛片驅動裝置2與靶板裝置4通過螺栓1連接。

所述的飛片驅動裝置2包括殼體2-2，殼體2-2通過限位孔結構從上到下依次固定有微雷管2-4、飛片2-5和加速膛2-3，微雷管引線2-1從引線口引出。

所述的殼體2-2上設有第一螺栓孔2-2a、引線口2-2b、微雷管限位孔2-2c和飛片限位孔2-2d，微雷管限位孔2-2c中固定有微雷管2-4，飛片限位孔2-2d中從上到下依次固定有飛片2-5和加速膛2-3。

所述的加速膛2-3采用硅材料通過MEMS工藝制成，或采用陶瓷材料通過激光加工制成，加速膛2-3直徑為微型超高壓力傳感器3敏感元件最大尺寸的1.1倍。

所述的微雷管2-4包括炸藥2-4a、裝藥腔體2-4b、換能元2-4c和絕緣基片2-4e，絕緣基片2-4e上設有兩個引線孔2-4d，炸藥2-4a直徑在0.5～5mm之間；裝藥腔體2-4b采用硅材料通過MEMS工藝加工制作。

所述的飛片2-5采用有機玻璃材料通過MEMS工藝加工制作，厚度在亞毫米量級，具體數值視所需飛片速度而定。