[發明專利]一種基于激波管的階躍加速度校準裝置

有效

• 申請號: 202011296597.0
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112415228B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 劉淵;楊軍;梁志國;姜延歡
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王松

本發明公開的一種基于激波管的階躍加速度校準裝置，屬于計量測試領域。本發明包括激波管激勵裝置、加速度計安裝缸體、加速度計安裝活塞、激光測速儀、加速度計、數據采集卡，還包括數據采集計算機。本發明使用激波管產生的壓力激波對加速度計進行激勵，壓力激波作用于激波管端面的氣缸裝置，推動安裝于氣缸活塞上的加速度計向前運動，獲得加速度計的測量輸出；同時布置于加速度計端面另一側的激光測速儀獲得加速度計運動的標準加速度信號，通過對比兩路信號實現加速度計校準，能夠用于高頻響加速度計的沖擊校準，有效激勵。本發明加速度幅值由調節破膜壓力調節，產生的加速度幅值可控，準確度在1％以內。

技術領域

本發明涉及一種基于激波管的階躍加速度校準裝置，屬于計量測試領域。

背景技術

加速度計校準通常需要沖擊機來實現，氣炮式沖擊機由于具有可產生較大范圍的沖擊加速度及穩定性好等優點被廣泛應用于加速度計校準，氣炮式沖擊機在校準裝置中被用于作為加速度計的激勵源。氣炮式沖擊機產生的波形一般為半正弦波形，波形質量越高，加速度計校準結果越準確。為了在校準過程中產生高質量的波形，需要設計各種形狀和尺寸的子彈以及緩沖墊。

在對各種型號的加速度計進行校準時發現當加速度計量程變化較大時，一臺氣炮式沖擊機的激勵范圍往往不能滿足要求，同時對于高g值的加速度計而言，由于其頻率響應范圍較寬，常規氣炮式沖擊機產生的波形脈寬無法激勵出加速度計的頻率特性。為了產生窄脈寬激勵波形需要通過提升高壓室壓力等手段來實現，這會增加高壓室和炮管的設計難度以及制造成本，同時也對子彈和緩沖墊的設計提出了較高的要求。同時傳統沖擊加速度激勵裝置都是通過固體間的彈性碰撞完成激勵，隨著水上飛機落水時機體與水流碰撞時加速度測量等需求的出現，通過固體間碰撞產生加速度激勵的方式已無法滿足部分場景下加速度計的校準需求，需要采用流體對加速度計進行激勵校準來解決這一問題。

發明內容

為了解決傳統氣炮式沖擊機產生的波形脈寬較寬，無法滿足高響應頻率加速度計的激勵要求，以及傳統氣炮式沖擊機無法對在流固耦合工況中使用的加速度計進行準確激勵校準的問題，本發明公開的一種基于激波管的階躍加速度校準裝置目的是基于激波管提供一種能夠進行窄脈寬激勵的階躍加速度校準裝置，能夠滿足高響應頻率加速度計的激勵要求，以及實現對在流固耦合工況中使用的加速度計進行準確激勵校準。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種基于激波管的階躍加速度校準裝置，包括激波管激勵裝置、加速度計安裝缸體、加速度計安裝活塞、激光測速儀、加速度計、數據采集卡，還包括數據采集計算機。

激波管作為動態壓力校準設備，用于產生上升時間在1微秒以內的階躍壓力；激波管結構主要由高壓段、低壓段、過渡段、夾膜機、高壓氣瓶和壓力控制閥組成。

加速度計安裝裝置由缸體和活塞組成，其中缸體通過密封圈和螺紋與激波管低壓段端面連接并保持密封；加速度計安裝活塞置于缸體內，加速度計安裝活塞能夠前后自由運動；加速度計安裝活塞的一端為平面，用于承受壓力激波的激勵；加速度計安裝活塞另一端加工深度與被校加速度計高度相等，直徑略大于被校加速度計外徑的凹槽；凹槽底部加工帶螺紋的安裝孔，通過螺栓與被校加速度計連接。

激光測速儀主要由光束棱鏡、激光器、光電接收器以及解調電路組成。

數據采集卡前端接口與被校加速度計以及激光測速儀輸出線纜連接，后端與后處理計算機通訊接口連接；后處理計算機安裝數據采集處理軟件，對采集到的數據進行可視化處理。

作為優選，使用激波管作為加速度計校準激勵裝置，同時使用氣缸結構以及活塞外壁保證加速度計在校準過程中的平穩運行，氣缸活塞由底部和圓柱形外壁組成，底部主要承受壓力激波激勵，外壁主要用于活塞的運動導向。