基于准静态的冲击波压力测量系统工作特性参数获取方法及低频特性研究

摘要

压力电测法具有实时性强、信息量大、准确度高等优点，在冲击波压力测试中最为常用。压力电测法广泛采用的压电式ICP型和高阻输出型冲击波压力传感器具有优秀的动态特性，但存在低频特性差的问题。冲击波压力测试的环境通常较恶劣，爆炸会引起热冲击、机械冲击等寄生效应，对此所采取的抑制措施，又会导致传感系统的等效质量等效刚度发生变化。显然，此时仅仅依赖厂家提供的工作特性参数是无法满足测试要求的。需要通过校准获取测试系统的工作特性参数等指标。一方面，由于压电式传感系统不宜采用静态校准，且静态校准加载时间过长会给昂贵的传感器带来损耗。另一方面，适用于高频段的以激波管为代表的动态校准又无法满足零频、低频的检测。为弥补以上两类校准的缺憾，准静态校准应运而生。
　　本文介绍了“比对式”准静态校准方法。采用“直接比对式”准静态原理，分析了压力脉宽的选取依据，组建了标准压力监测系统，提出了精度要求，探讨了基于“比对式”准静态校准的冲击波压力测量系统的量值传递途径。利用落锤液压标定装置，对典型冲击波压力传感器进行准静态校准试验。
　　不同脉宽的信号具有不同的有效带宽，能量占比不同，不同脉宽信号激励下的灵敏度也有差异。本文研究了不同脉宽下灵敏度的变化规律，有依据地选取合适的灵敏度。对半正弦压力信号进行分析，选取代表性的脉宽，避免每次校准均需要求取不同脉宽下灵敏度的麻烦，提高校准效率，节约各方面成本。
　　对试验数据进行分析，根据静态标定试验数据获取标准传感器的灵敏度，根据准静态校准试验数据获取冲击波压力测量系统的灵敏度、线性度及重复性等工作特性参数。分析标准压力监测系统和被校冲击波压力测量系统的不确定度影响因素，并对不确定度进行评定。本文所做工作对冲击波压力测量系统准静态校准体系的建立具有一定参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 冲击波压力测试方法国内外研究现状

1．2．2 寄生效应抑制方法国内外研究现状

1．2．3 冲击波压力测量系统校准方法国内外研究现状

1．3 本文的研究内容和章节安排

2 冲击波压力测量系统准静态校准方法

2．1 引言

2．2 压电式冲击波压力测量系统低频特性分析

2．2．1 压电式测量系统的等效电路分析

2．2．2 电荷泄漏率趋势分析

2．3 准静态校准的原理

2．3．1 准静态校准装置

2．3．2 准静态校准方法

2．3．3 量值传递方法研究

2．4 标准压力监测系统的组建

2．4．1 标准压力监测系统选型

2．4．2 标准压力监测系统组建

2．4．3 标准压力监测系统主要技术指标

2．5 典型冲击波压力测量系统组建

2．6 本章小结

3 典型冲击波压力测量系统准静态校准试验方法

3．1 引言

3．2 准静态校准试验方法

3．3 标准压力监测系统的静态标定

3．3．1 0-7MPa标准压力监测系统标定结果

3．3．2 0-50MPa标准压力监测系统标定结果

3．3．3 标准压力监测系统工作特性参数分析

3．4 典型冲击波压力测量系统准静态校准试验

3．5 本章小结

4 冲击波压力测量系统工作特性参数求取方法研究

4．1 引言

4．2 半正弦压力脉冲信号特性分析

4．2．1 半正弦压力脉冲的有效带宽分析

4．2．2 半正弦压力脉冲信号的0～1Hz(低频)能量分布

4．3 不同脉宽激励对准静态校准灵敏度的影响分析

4．4 冲击波压力测量系统工作特性参数求取方法研究

4．4．1 参考工作特性曲线和灵敏度的求取

4．4．2 线性度的获取

4．4．3 重复性的获取

4．5 本章小结

5 标准压力监测不确定度及冲击波压力测量系统测量不确定度评定

5．1 引言

5．2 标准压力监测系统压力监测不确定度评定

5．2．1 影响标准压力监测系统压力监测不确定度的因素

5．2．2 影响标准压力监测系统压力监测不确定度分项估计

5．2．3 标准压力监测系统压力监测不确定度评定

5．2．4 标准压力监测系统压力监测不确定度评定实例

5．3 典型冲击波压力测量系统压力测量不确定度评定

5．3．1 影响冲击波压力测量系统压力测量不确定度的因素分析

5．3．2 各不确定度分量计算

5．3．3 典型冲击波压力测量系统不确定度评定实例

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 论文主要研究内容与成果

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况