[發明專利]一種自由場壓力傳感器動態靈敏度系數標定裝置

有效

• 申請號: 202010561593.4
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111678639B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 陳榮;梁文;王碩;聶錚玥;李翔宇;林玉亮
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00
• 代理公司: 湖南企企衛知識產權代理有限公司 43257
• 代理人: 任合明

本發明公開了一種自由場壓力傳感器動態靈敏度系數標定裝置，目的是提高標定精度。本發明整體呈圓柱狀，由外部套筒，裝配體，尾部螺栓，旋緊螺栓，2個密封圈和霍普金森壓桿組成，裝配體由密封圓臺內嵌在尾部套筒中組成。外部套筒為分段內徑不等的圓筒，左段刻有2個環形凹槽，中間段側壁挖有圓形通孔，圓形通孔中裝配有旋緊螺栓。尾部套筒是由細圓柱和粗圓柱組成的內徑不等的圓筒。密封圓臺由第一圓臺和第一圓柱拼接組成，同軸嵌在尾部套筒中。密封圈分別嵌在2個環形凹槽中。霍普金森壓桿從外部套筒插入到外部套筒左段。本發明既解決了標定過程中傳感器難以安裝定位和需要標準傳感器的問題，又提高了標定精度。

技術領域

本發明屬于一種傳感器標定裝置，具體涉及一種基于霍普金森壓桿能動態標定在液體中工作的自由場壓力傳感器的動態靈敏度系數標定裝置。

背景技術

近代以來，各國對制海權的爭奪越來越激烈，海上戰場的地位越來越顯著，因此對水中兵器就有了更高的要求。在評估彈藥在水中爆炸產生的毀傷效果時，需要準確測定炸藥在水中爆炸產生的激波壓力的大小，這就需要相應的可以在水中工作的自由場壓力傳感器。自由場壓力傳感器專為爆炸沖擊測試而研發，其外形呈現為頭部具有流線結構的筆桿狀，可以用來測量水或空氣等自由場環境的沖擊波壓力值。在使用傳感器的過程中，精確結果的獲得離不開對傳感器的精確標定，標定是指通過實驗測量傳感器的輸入輸出信號，進而根據標定原理得到被標定傳感器的動態靈敏度系數等參數值。壓力傳感器的標定可以分為靜態標定和動態標定，由于水中爆炸產生的激波在很短的時間內壓力會產生較大的變化，因此需要對激波壓力傳感器進行動態標定。傳感器的動態標定需要壓力發生結構，選擇操作簡單，易于實現，且能夠產生已知壓力信號的發生裝置對標定過程有著重要的意義。

目前，常見的壓力發生裝置有激波管和落錘式液壓動力脈沖發生器等。激波管是通過測量管內理想氣體的速度來推算氣體激波壓力的大小，但是一些自由場壓力傳感器難以在管中準確的安裝定位，得到的誤差較大。落錘式液壓動力脈沖發生器采用比較法，利用落錘沖擊密閉容器的液體，將標準傳感器測得脈沖壓力的幅值與待標定傳感器輸出的電壓信號對比，進行標定，這種方法需要與標準傳感器進行比較校準，然而標準傳感器仍需要使用其他方法來標定，不能從源頭上解決問題。國內也有人采用TNT藥包進行動態標定，依據Cole總結的經典TNT炸藥水下爆炸沖擊波壓力計算公式來對沖擊波壓力傳感器的動態靈敏度系數進行標定。但由于TNT藥包產生的沖擊波壓力重復性和穩定性較差，這種方法會導致較大誤差。

分離式霍普金森壓桿實驗技術可以實現對材料的高應變率加載，通過粘貼在桿上的應變片來記錄桿中的應變信號，并根據一維應力波理論求得桿中的應力信號，因此可以作為壓力傳感器動態標定的信號發生裝置。Yu Zhang¹等人提出了一種采用霍普金森壓桿動態標定高壓傳感器的頻率響應的方法，該方法先將壓力傳感器置于較高的靜水壓力下，再用子彈撞擊霍普金森壓桿，產生一個小幅值的準δ信號，從而激發被標定的傳感器。采集傳感器的激勵信號，同時采集傳感器的輸出信號，最后根據校準原理對采集到的數據進行處理，計算出被標定傳感器的頻率響應。然而上述方法只適合標定壁面壓力傳感器，像PCB公司生產的138型自由場壓力傳感器為一個充滿硅油的軟管內裝體積敏感電氣石和電路，在標定過程中難以安裝定位。如何對在液體中工作的自由場壓力傳感器的靈敏度系數進行動態標定一直是本領域技術人員極為關注的技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對在液體中工作的自由場壓力傳感器動態標定過程中，標定精度不高且傳感器難以準確地安裝定位和需要標準傳感器的問題，提供一種自由場壓力傳感器動態靈敏度系數標定裝置，易于產生已知的動態壓力信號，提高標定精度。

本發明的技術方案是：

本發明自由場壓力傳感器動態靈敏度系數標定裝置整體呈圓柱狀，由外部套筒，裝配體(含尾部套筒和密封圓臺)，尾部螺栓，旋緊螺栓，2個密封圈和霍普金森壓桿組成。