沖擊式階躍壓力產生方法
【專利摘要】本發明的沖擊式階躍壓力產生方法及裝置以及形成的壓力傳感器動態校準裝置三個技術方案，屬于階躍壓力、壓力傳感器動態校準【技術領域】，該產生方法是：采用發射機構發射撞擊塊，撞擊壓力腔蓋壓縮傳壓介質，產生階躍壓力信號；產生裝置有：發射機構、撞擊塊、應力波濾波墊、壓力腔蓋、壓力腔、鎖定機構、傳壓介質及其管道與閥門；動態校準裝置還包括被校準壓力傳感器、標準壓力傳感器、信號線纜、數據采集記錄機構，以該階躍壓力信號作信號源，經標準與被校準壓力傳感器進行測量比對，得出被校準壓力傳感器的動態校準結果；本發明的方法與裝置優點有：利用壓縮傳壓介質并鎖定方式產生階躍壓力信號，產生裝置簡便易行，能靈活得到不同階躍壓力信號。
【專利說明】沖擊式階躍壓力產生方法
【技術領域】
[0001] 本發明公開的沖擊式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】，具體涉及的是沖擊式階躍壓力信號產生方法及其產生裝置，以及由 沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置。
【背景技術】
[0002] 在壓力物理參量的動態測試中，被測信號往往具有幅值大、上升時間短、脈沖寬度 窄等特點，這對測試所用的壓力傳感器的動態性能提出了高的要求。壓力傳感器的頻帶、動 態靈敏度是至關重要的技術指標。在測試之前，需要用動態校準的方法確定所選用的壓力 傳感器的技術指標是否滿足動態測試的要求。現在常用兩類壓力信號作為壓力傳感器動態 校準的信號源：一種是準δ函數脈沖壓力信號；另外一種是階躍壓力信號。
[0003] 選用液體作為傳壓介質很容易產生準δ函數脈沖壓力信號，例如：高靜壓下準δ 函數脈沖壓力校準裝置與落錘校準裝置等，而液體傳壓介質很難產生階躍壓力信號，這是 由于液體難以壓縮的性質造成的。本發明的目的是通過一定的加載方式與壓力腔鎖定機構 在傳壓介質中產生階躍壓力信號，并將其應用于壓力傳感器的動態校準之中。
[0004] 由于液體具有良好的傳壓性質，因此常被用來作為傳壓介質。以液體為傳壓介質 具有代表性的動態校準裝置有高靜壓下準S函數脈沖壓力校準裝置和落錘校準裝置，這 兩種校準裝置都是使用對傳壓介質進行加載然后立即卸載的方式產生壓力脈沖信號，此信 號接近理想的δ函數脈沖信號。但由于液體傳壓介質很難被壓縮，高幅值壓力難以保持， 所以很難產生一個較為理想的階躍壓力信號。
[0005] 現有的以液體作為傳壓介質的動態校準方法都是產生準δ函數脈沖壓力信號， 未見有能夠產生階躍壓力信號的方法。本發明采用一種新的加載方式以及鎖定機構來確保 高幅值壓力能夠持續一段時間，以此保證產生一較為理想的階躍壓力信號。本發明屬于創 新的一種階躍壓力信號產生方法，此法也可形成一種新的壓力傳感器的動態校準方法。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是：向社會提供沖擊式階躍壓力產生方法及其產生裝置，以及沖擊 式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。
[0007] 本發明的技術方案包括沖擊式階躍壓力產生方法及其產生裝置，以及沖擊式階躍 壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置三部分。
[0008] 本發明關于沖擊式階躍壓力產生方法的技術方案是這樣的：這種沖擊式階躍壓力 產生方法，技術特點在于：所述的沖擊式階躍壓力產生方法是利用發射機構發射撞擊塊，使 撞擊塊高速運動撞擊壓力腔蓋，壓力腔蓋向壓力腔內運動進而壓縮壓力腔中的傳壓介質， 傳壓介質體積減小、壓強增大，產生一壓力信號上升沿；壓力腔蓋向壓力腔內運動一段距離 后由鎖定機構鎖定，保證壓力信號穩定持續一段時間，這樣一次完整的沖擊過程形成一個 階躍壓力信號，該階躍壓力信號由壓力腔信號輸出端輸出。
[0009] 根據以上所述的沖擊式階躍壓力產生方法，詳細技術特點有：a.所述的發射機構 選擇空氣炮、或電磁發射機構。空氣炮是利用壓縮空氣膨脹推動的原理進行發射，電磁發 射機構的原理是法拉第電磁感應定律，電磁炮就是該定律的應用之一。b.所述的撞擊塊選 擇用鋼材料；撞擊塊的形狀選擇圓柱形，尺寸選擇：長X直徑為：〇. 5米X Φ0. 5米?0. 5 米X Φ0. 75米；撞擊塊初速度選擇20米/秒?60米/秒。c.所述的鎖定機構是設置在 壓力腔和壓力腔蓋之間的鎖定機構，該鎖定機構的詳細結構是齒條構成的鎖定機構，在壓 力腔和壓力腔蓋四個側面各設置一個齒條鎖定機構，在撞擊塊高速撞擊壓力腔蓋情況下， 壓力腔蓋齒條相對壓力腔齒條向壓力腔內運動，在壓力腔蓋壓縮傳壓介質過程中，傳壓介 質壓力增大，使壓力腔蓋齒條能更加緊密地嚙合壓力腔齒條，密封性能增強，在運動結束時 壓力腔蓋齒條被壓力腔齒條鎖定。d.所述的傳壓介質選擇甘油、或煤油、或C0 2氣體，在瞬 間撞擊加載的過程內，傳壓介質的溫度保持恒定，壓力與體積成反比，傳壓介質體積減小， 壓力增大。e.所述的壓力腔蓋面上設置有應力波濾波墊，以消除撞擊時應力波對壓力信號 產生的干擾，同為鋼材料的撞擊塊與壓力腔蓋撞擊會產生很大的應力波，應力波可以通過 傳壓介質傳播，形成一脈沖壓力信號，疊加在形成的階躍壓力信號上，造成階躍壓力信號的 失真，應力波濾波墊可以消除撞擊產生的應力波，濾波墊材料可選擇橡膠。f.所述的壓力腔 上設置有傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥，閥門兩端分別連接傳壓介質更換管 道，傳壓介質更換管道前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔；排氣閥兩端分別連接排氣管 道，排氣管道一端連接在壓力腔上，另一端出口連接外界，傳壓介質更換管道與閥門、排氣 管道、排氣閥在傳壓介質注入、排出壓力腔時配合使用。
[0010] 根據以上所述的沖擊式階躍壓力產生方法，技術特點還有：所述的該沖擊式階躍 壓力信號的幅值及上升沿時間由撞擊塊發射速度調整和決定，撞擊塊速度越快，撞擊塊能 量就越大，碰撞壓縮過程就越短，上升沿時間就越短，同樣體積壓縮量就越大，壓力幅值就 越大。
[0011] 關于沖擊式階躍壓力產生方法采用的沖擊式階躍壓力產生裝置的技術方案是這 樣的：這種沖擊式階躍壓力產生裝置，技術特點在于：所述的該裝置包括有：發射機構、撞 擊塊、應力波濾波墊、壓力腔蓋、壓力腔、鎖定機構、傳壓介質、傳壓介質更換管道、閥門、排 氣管道、排氣閥。采用發射機構發射撞擊塊，使撞擊塊高速運動撞擊壓力腔蓋，壓力腔蓋向 壓力腔內運動進而壓縮壓力腔中的傳壓介質，傳壓介質體積減小、壓強增大，產生一壓力信 號上升沿；壓力腔蓋向壓力腔內運動一段距離后由鎖定機構鎖定，保證壓力信號穩定持續 一段時間，這樣一次完整的沖擊過程形成一個階躍壓力信號，該階躍壓力信號由壓力腔信 號輸出端輸出。
[0012] 根據以上所述的沖擊式階躍壓力產生裝置，詳細技術特點有：a.所述的發射機構 選擇空氣炮、或電磁發射機構，空氣炮是利用壓縮空氣膨脹推動的原理進行發射，電磁發射 機構的原理是法拉第電磁感應定律，電磁炮就是該定律的應用之一。b.所述的撞擊塊選 擇用鋼材料；撞擊塊的形狀選擇圓柱形，尺寸選擇：長X直徑為：〇. 5米X Φ0. 5米?0. 5 米X Φ0. 75米；撞擊塊初速度選擇20米/秒?60米/秒；c.所述的鎖定機構是設置在壓 力腔和壓力腔蓋之間的鎖定機構，該鎖定機構的詳細結構是齒條構成的鎖定機構，在壓力 腔和壓力腔蓋四個側面各設置一個齒條鎖定機構，在撞擊塊高速撞擊壓力腔蓋情況下，壓 力腔蓋齒條相對壓力腔齒條向壓力腔內運動，在壓力腔蓋壓縮傳壓介質過程中，傳壓介質 壓力增大，使壓力腔蓋齒條能更加緊密地嚙合壓力腔齒條，密封性能增強，在運動結束時壓 力腔蓋齒條被壓力腔齒條鎖定。d.所述的傳壓介質選擇甘油、或煤油、或C02氣體，在瞬間 撞擊加載的過程內，傳壓介質的溫度保持恒定，壓力與體積成反比，傳壓介質體積減小，壓 力增大；e.所述的壓力腔蓋面上設置有應力波濾波墊，以消除撞擊時應力波對壓力信號產 生的干擾，同為鋼材料的撞擊塊與壓力腔蓋撞擊會產生很大的應力波，應力波可以通過傳 壓介質傳播，形成一脈沖壓力信號，疊加在形成的階躍壓力信號上，造成階躍壓力信號的失 真，應力波濾波墊可以消除撞擊產生的應力波，濾波墊材料可選擇橡膠。f.所述的壓力腔 上設置有傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥，閥門兩端分別連接傳壓介質更換管 道，傳壓介質更換管道前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔；排氣閥兩端分別連接排氣管 道，排氣管道一端連接在壓力腔上，另一端出口連接外界，傳壓介質更換管道與閥門、排氣 管道、排氣閥在傳壓介質注入、排出壓力腔時配合使用。注入過程是：閥門與排氣閥開啟，傳 壓介質通過傳壓介質更換管道注入壓力腔，排氣閥用于排出此過程中壓力腔中的空氣，注 滿時關閉閥門與排氣閥；排出過程是：開啟排氣閥，隨后開啟閥門，排出傳壓介質，排空后 關閉排氣閥及閥門。傳壓介質更換管道與閥門及排氣管道與排氣閥選擇要求須能夠耐受高 壓。g.所述的沖擊式階躍壓力信號的幅值及上升沿時間由撞擊塊發射速度調整和決定，撞 擊塊速度越快，撞擊塊能量就越大，碰撞壓縮過程就越短，上升沿時間就越短，同樣體積壓 縮量就越大，壓力幅值就越大。
[0013] 關于沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置的技術方案是這 樣的：這種沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置，技術特點在于：所 述的該裝置包括有：發射機構、撞擊塊、應力波濾波墊、壓力腔蓋、壓力腔、鎖定機構、傳壓介 質、傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥、沖擊式階躍壓力信號、被校準壓力傳感器、 標準壓力傳感器、信號線纜、數據采集記錄機構。采用發射機構發射撞擊塊，使撞擊塊高速 運動撞擊壓力腔蓋，壓力腔蓋向壓力腔內運動進而壓縮壓力腔中的傳壓介質，傳壓介質體 積減小、壓強增大，產生一壓力信號上升沿；壓力腔蓋向壓力腔內運動一段距離后由鎖定機 構鎖定，保證壓力信號穩定持續一段時間，這樣一次完整的沖擊過程形成一個階躍壓力信 號，該階躍壓力信號由壓力腔信號輸出端輸出。根據公知公用的壓力傳感器動態校準方法 和規定程序進行本發明壓力傳感器的動態校準：在壓力腔壁外側信號輸出端分別聯接標準 壓力傳感器、被校準壓力傳感器信號輸入端，用信號線纜分別連接標準壓力傳感器、被校準 壓力傳感器信號輸出端至數據采集機構，采用輸入壓力腔壁上的階躍壓力信號，經過標準 壓力傳感器、被校準壓力傳感器進行測量比對，完成對被校準壓力傳感器的動態校準。以標 準壓力傳感器輸出的壓力信號作為輸入信號，以被校準壓力傳感器輸出的壓力信號作為輸 出信號，對輸入信號與輸出信號分別做快速傅里葉變換，將輸出信號的快速傅里葉變換結 果與輸入信號的快速傅里葉變換結果求比值，得到被校準壓力傳感器的動態傳遞函數，得 到其動態校準結果。
[0014] 根據以上所述的壓力傳感器動態校準裝置，詳細技術特點有：a.所述的發射機構 選擇空氣炮、或電磁發射機構，空氣炮是利用壓縮空氣膨脹推動的原理進行發射，電磁發 射機構的原理是法拉第電磁感應定律，電磁炮就是該定律應用之一。b.所述的撞擊塊選 擇用鋼材料；撞擊塊的形狀選擇圓柱形，尺寸選擇：長X直徑為：〇. 5米X Φ0. 5米?0. 5 米X Φ0. 75米；撞擊塊初速度選擇20米/秒?60米/秒；c.所述的鎖定機構是設置在壓 力腔和壓力腔蓋之間的鎖定機構，該鎖定機構的詳細結構是齒條構成的鎖定機構，在壓力 腔和壓力腔蓋四個側面各設置一個齒條鎖定機構，在撞擊塊高速撞擊壓力腔蓋情況下，壓 力腔蓋齒條相對壓力腔齒條向壓力腔內運動，在壓力腔蓋壓縮傳壓介質過程中，傳壓介質 壓力增大，使壓力腔蓋齒條能更加緊密地嚙合壓力腔齒條，密封性能增強，在運動結束時壓 力腔蓋齒條被壓力腔齒條鎖定。d.所述的傳壓介質選擇甘油、或煤油、或C0 2氣體，在瞬間 撞擊加載的過程內，傳壓介質的溫度保持恒定，壓力與體積成反比，傳壓介質體積減小，壓 力增大。e.所述的壓力腔蓋面上設置有應力波濾波墊，以消除撞擊時應力波對壓力信號產 生的干擾，同為鋼材料的撞擊塊與壓力腔蓋撞擊會產生很大的應力波，應力波可以通過傳 壓介質傳播，形成一脈沖壓力信號，疊加在形成的階躍壓力信號上，造成階躍壓力信號的失 真，應力波濾波墊可以消除撞擊產生的應力波，濾波墊材料可選擇橡膠。f.所述的壓力腔 上設置有傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥，閥門兩端分別連接傳壓介質更換管 道，傳壓介質更換管道前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔；排氣閥兩端分別連接排氣管 道，排氣管道一端連接在壓力腔上，另一端出口連接外界，傳壓介質更換管道與閥門、排氣 管道、排氣閥在傳壓介質注入、排出壓力腔時配合使用，注入過程是：閥門與排氣閥開啟，傳 壓介質通過傳壓介質更換管道注入壓力腔，排氣閥用于排出此過程中壓力腔中的空氣，注 滿時關閉閥門與排氣閥；排出過程是：開啟排氣閥，隨后開啟閥門，排出傳壓介質，排空后 關閉排氣閥及閥門。傳壓介質更換管道與閥門及排氣管道與排氣閥選擇要求須能夠耐受高 壓。g.所述的標準壓力傳感器選擇壓電式壓力傳感器或壓阻式壓力傳感器；所述的被校準 壓力傳感器是壓電式壓力傳感器或壓阻式壓力傳感器；h.所述的數據采集記錄機構選擇 由計算機與數據采集卡、電荷校準儀，以及操作系統與數據處理軟件配套組合結構，計算機 與數據采集卡、電荷校準儀作為硬件，操作系統與數據處理軟件作為軟件，硬件軟件結合使 用，完成傳感器數據的采集、記錄、顯示及分析，當傳感器選擇壓電式壓力傳感器時使用電 荷校準儀進行信號匹配并送入數據采集卡采集記錄，當傳感器選擇壓阻式壓力傳感器時， 輸出信號直接送入數據采集卡采集記錄。i.所述的沖擊式階躍壓力信號的幅值及上升沿時 間由撞擊塊發射速度調整和決定，撞擊塊速度越快，撞擊塊能量就越大，碰撞壓縮過程就越 短，上升沿時間就越短，同樣體積壓縮量就越大，壓力幅值就越大。
[0015] 本發明的沖擊式階躍壓力產生方法及其產生裝置優點有：1.利用壓縮傳壓介質 后鎖定的方式產生了階躍壓力信號；2.壓力產生裝置簡便易行，可靈活得到不同的階躍壓 力信號。本發明的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置優點有：以此 階躍壓力信號對壓力傳感器進行動態校準，可有較好的效果。這種沖擊式階躍壓力產生方 法及其產生裝置，以及基于沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置值得 采用和推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 本發明的說明書附圖共有4幅： 圖1為沖擊式階躍壓力產生裝置結構示意圖； 圖2為沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置結構示意圖； 圖3為圖1中鎖定機構10的局部放大示意圖； 圖4為圖1中沖擊式階躍壓力信號11的示意圖，圖中：縱坐標為壓力， 單位為兆帕MPa,橫坐標為時間，單位為微秒μ s ;pO為傳壓介質初始壓力,pi為沖擊后 傳壓介質的壓力，tO為壓力開始上升的時刻，tl為壓力初始上升到pi的時刻。
[0017] 在各圖中采用了統一標號，即同一物件在各圖中用同一標號。在各圖中：1.撞擊 塊；2.應力波濾波墊；3.壓力腔蓋；301.壓力腔蓋齒條；4.壓力腔；401.壓力腔齒條；5.傳 壓介質；6.標準壓力傳感器；7.被校準壓力傳感器；8.信號線纜；9.數據采集記錄機構； 10.鎖定機構；11.沖擊式階躍壓力信號；12.閥門；13.傳壓介質更換管道；14.排氣閥； 15.排氣管道。
【具體實施方式】
[0018] 本發明的實施例有三部分：其一是關于沖擊式階躍壓力產生方法的實施例，其二 是關于沖擊式階躍壓力產生裝置的實施例，其三是基于沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓 力傳感器動態校準裝置的實施例。
[0019] 第一部分關于沖擊式階躍壓力產生方法的非限定實施例如下： 實施例一.沖擊式階躍壓力產生方法 該例的沖擊式階躍壓力產生方法可用圖1、圖3、圖4聯合示出，圖1所示的是沖擊式階 躍壓力產生裝置結構示意圖，該例的方法是采用沖擊式階躍壓力產生裝置產生沖擊式階躍 壓力，如圖1所不，利用發射機構發射撞擊塊1，使撞擊塊1商速運動撞擊壓力腔蓋3,壓力 腔蓋3向壓力腔4內運動進而壓縮壓力腔4中的傳壓介質5,傳壓介質5體積減小、壓強增 大，產生一壓力信號上升沿；壓力腔蓋3向壓力腔4內運動一段距離后由鎖定機構10鎖定， 保證壓力信號穩定持續一段時間，這樣一次完整的沖擊過程形成一個沖擊式階躍壓力信號 11，圖4示出基于沖擊式階躍壓力產生方法所產生的較為理想的階躍壓力信號11。該階躍 壓力信號11由壓力腔4信號輸出端輸出。該例利用空氣炮作為發射機構，撞擊塊1選用鋼 材料，形狀為圓柱形，尺寸為長X直徑=0.5米ΧΦ0. 5米，初速度為20米/秒，傳壓介質 5選擇甘油液體。該例的鎖定機構10是設置在壓力腔4和壓力腔蓋3之間的鎖定機構，該 鎖定機構10由圖3示出，詳細結構是由齒條構成的鎖定機構，在壓力腔4和壓力腔蓋3四 個側面各設置一個齒條鎖定機構10,在撞擊塊1高速撞擊壓力腔蓋3情況下，壓力腔蓋齒條 301相對壓力腔齒條401向壓力腔4內運動，在壓力腔蓋3壓縮傳壓介質5過程中，傳壓介 質5壓力增大，使壓力腔蓋齒條301能更加緊密地嚙合壓力腔齒條401，密封性能增強，在運 動結束時壓力腔蓋齒條301被壓力腔齒條401鎖定。該例的壓力腔蓋3面上設置有應力波 濾波墊2,濾波墊2材料可選擇橡膠。該例的壓力腔4上設置有傳壓介質更換管道13、閥門 12、排氣管道15、排氣閥14,壓力腔蓋3、壓力腔4、傳壓介質更換管道13、閥門12、排氣管道 15、排氣閥14選擇35CrMnSiA鋼材料。閥門12兩端分別連接傳壓介質更換管道13,傳壓 介質更換管道13前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔4 ;排氣閥14兩端分別連接排氣管 道15,排氣管道15 -端連接在壓力腔4上，另一端出口連接外界，傳壓介質更換管道13與 閥門12、排氣管道15與排氣閥14在傳壓介質5注入、排出壓力腔4時配合使用。注入過程 是：閥門12與排氣閥14開啟，傳壓介質5通過傳壓介質更換管道13注入壓力腔4,排氣閥 14用于排出此過程壓力腔4中的空氣，注滿時關閉閥門12與排氣閥14。排出過程是：開啟 排氣閥14,隨后開啟閥門12,排出傳壓介質5,排空后關閉排氣閥14及閥門12。傳壓介質 更換管道13與閥門12及排氣管道15與排氣閥14選擇要求須能夠耐受高壓。該例的該沖 擊式階躍壓力信號11的幅值及上升沿時間由撞擊塊1發射速度調整和決定，撞擊塊1速度 越快，撞擊塊1能量就越大，碰撞壓縮過程就越短，上升沿時間就越短，體積壓縮量就越大， 壓力幅值就越大。
[0020] 實施例二.沖擊式階躍壓力產生方法 該例的沖擊式階躍壓力產生方法由圖1、圖3、圖4聯合示出，該例的沖擊式階躍壓力產 生方法與實施例一沖擊式階躍壓力產生方法不同點有：1.發射機構選擇電磁發射機構，如 電磁炮；2.撞擊塊1尺寸為長X直徑=0.5米ΧΦ0. 75米，初速度為60米/秒；3.傳壓介 質5選擇煤油液體。該例的沖擊式階躍壓力產生方法其余未述的，全同于實施例一中所述 的，不再重述。
[0021] 實施例三·沖擊式階躍壓力產生方法 該例的沖擊式階躍壓力產生方法由圖1、圖3、圖4聯合示出，該例的沖擊式階躍壓力 產生方法與實施例一、實施例二的沖擊式階躍壓力產生方法不同點有：1.撞擊塊1尺寸為 長X直徑=0. 5米X Φ0. 625米，初速度為40米/秒；2.傳壓介質5選擇C02氣體。該例 的沖擊式階躍壓力產生方法其余未述的，全同于實施例一、實施例二中所述的，不再重述。
[0022] 第二部分關于沖擊式階躍壓力產生裝置的非限定實施例如下： 實施例一.沖擊式階躍壓力產生裝置 該例的沖擊式階躍壓力產生裝置可用圖1、圖3、圖4聯合示出，圖1所示的是沖擊式階 躍壓力產生裝置結構示意圖，圖4則示出沖擊式階躍壓力產生裝置產生的較為理想的壓力 信號。該例的沖擊式階躍壓力產生裝置包括有：發射機構、撞擊塊1、應力波濾波墊2、壓力 腔蓋3、壓力腔4、鎖定機構10、傳壓介質5、傳壓介質更換管道13、閥門12、排氣管道15、排 氣閥14。該例采用空氣炮作為發射機構，撞擊塊1選用鋼材料，形狀為圓柱形，尺寸為長X 直徑=0. 5米X Φ0. 5米，初速度為20米/秒，傳壓介質5選擇甘油液體。該例的鎖定機構 10是設置在壓力腔4和壓力腔蓋3之間的鎖定機構，該鎖定機構10由圖3示出，詳細結構 是由齒條構成的鎖定機構，在壓力腔4和壓力腔蓋3四個側面各設置一個齒條鎖定機構10， 在撞擊塊1高速撞擊壓力腔蓋3情況下，壓力腔蓋齒條301相對壓力腔齒條401向壓力腔 4內運動，在壓力腔蓋3壓縮傳壓介質5過程中，傳壓介質5壓力增大，使壓力腔蓋齒條301 能更加緊密地嚙合壓力腔齒條401，密封性能增強，在運動結束時壓力腔蓋齒條301被壓力 腔齒條401鎖定。該例的壓力腔蓋3面上設置有應力波濾波墊2,濾波墊2材料可選擇橡 膠。該例的壓力腔4上設置有傳壓介質更換管道13、閥門12、排氣管道15、排氣閥14,壓力 腔蓋3、壓力腔4、傳壓介質更換管道13、閥門12、排氣管道15、排氣閥14選擇35CrMnSiA鋼 材料。閥門12兩端分別連接傳壓介質更換管道13,傳壓介質更換管道13前端連接傳壓介 質源、后端連接壓力腔4 ;排氣閥14兩端分別連接排氣管道15,排氣管道15 -端連接在壓 力腔4上，另一端出口連接外界，傳壓介質更換管道13與閥門12、排氣管道15與排氣閥14 在傳壓介質5注入、排出壓力腔4時配合使用。注入過程是：閥門12與排氣閥14開啟，傳 壓介質5通過傳壓介質更換管道13注入壓力腔4,排氣閥14用于排出此過程中壓力腔4中 的空氣，注滿時關閉閥門12與排氣閥14。排出過程是：開啟排氣閥14,隨后開啟閥門12， 排出傳壓介質5,排空后關閉排氣閥14及閥門12。傳壓介質更換管道13與閥門12及排氣 管道15與排氣閥14選擇要求須能夠耐受高壓。該例的該沖擊式階躍壓力信號11的幅值 及上升沿時間由撞擊塊1發射速度調整和決定，撞擊塊1速度越快，撞擊塊1能量就越大， 碰撞壓縮過程就越短，上升沿時間就越短，體積壓縮量就越大，壓力幅值就越大。
[0023] 實施例二·沖擊式階躍壓力產生裝置 該例的沖擊式階躍壓力產生裝置可用圖1、圖3、圖4聯合示出，該例的沖擊式階躍壓力 產生裝置與實施例一沖擊式階躍壓力產生裝置不同點有：1.發射機構選擇電磁發射機構， 如電磁炮；2.撞擊塊1尺寸為長X直徑=0.5米ΧΦ0. 75米，初速度為60米/秒；3.傳壓 介質5選擇煤油液體。該例的沖擊式階躍壓力產生裝置其余未述的，全同于實施例一中所 述的，不再重述。
[0024] 實施例三·沖擊式階躍壓力產生裝置 該例的沖擊式階躍壓力產生裝置可用圖1、圖3、圖4聯合示出，該例的沖擊式階躍壓 力產生裝置與實施例一、實施例二沖擊式階躍壓力產生裝置不同點有：1.撞擊塊1尺寸為 長X直徑=0. 5米X Φ0. 625米，初速度為40米/秒；2.傳壓介質5選擇C02氣體。該例 的沖擊式階躍壓力產生裝置其余未述的，全同于實施例一、實施例二中所述的，不再重述。
[0025] 第三部分關于沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置的非限 定實施例如下： 實施例一.沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置 該例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置可用圖2?圖4聯 合示出，圖2所示的是沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置結構示意 圖，圖4則示出沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置所需要的較為理 想的階躍壓力信號。該沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置包括有： 發射機構、撞擊塊1、應力波濾波墊2、壓力腔蓋3、壓力腔4、鎖定機構10、傳壓介質5、傳壓 介質更換管道13、閥門12、排氣管道15、排氣閥14、被校準壓力傳感器7、標準壓力傳感器 6、信號線纜8、數據采集記錄機構9。該例采用空氣炮作為發射機構，撞擊塊1選用鋼材料， 形狀為圓柱形，尺寸為長X直徑=〇. 5米X Φ0. 5米，初速度為20米/秒，傳壓介質5選擇 甘油液體。該例的鎖定機構10是設置在壓力腔4和壓力腔蓋3之間的鎖定機構，該鎖定機 構10由圖3示出，詳細結構是由齒條構成的鎖定機構，在壓力腔4和壓力腔蓋3四個側面 各設置一個齒條鎖定機構10,在撞擊塊1高速撞擊壓力腔蓋3情況下，壓力腔蓋齒條301相 對壓力腔齒條401向壓力腔4內運動，在壓力腔蓋3壓縮傳壓介質5過程中，傳壓介質5壓 力增大，使壓力腔蓋齒條301能更加緊密地嚙合壓力腔齒條401，密封性能增強，在運動結 束時壓力腔蓋齒條301被壓力腔齒條401鎖定。該例的沖擊式階躍壓力信號11的幅值及 上升沿時間由撞擊塊1發射速度調整和決定，撞擊塊1速度越快，撞擊塊1能量就越大，碰 撞壓縮過程就越短，上升沿時間就越短，體積壓縮量就越大，壓力幅值就越大。該例的壓力 腔蓋3面上設置有應力波濾波墊2,濾波墊2材料可選擇橡膠。該例的壓力腔4上設置有傳 壓介質更換管道13、閥門12、排氣管道15、排氣閥14,壓力腔蓋3、壓力腔4、傳壓介質更換 管道13、閥門12、排氣管道15、排氣閥14選擇35CrMnSiA鋼材料。閥門12兩端分別連接傳 壓介質更換管道13,傳壓介質更換管道13前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔4 ;排氣閥 14兩端分別連接排氣管道15,排氣管道15 -端連接在壓力腔4上，另一端出口連接外界， 傳壓介質更換管道13與閥門12、排氣管道15與排氣閥14在傳壓介質5注入、排出壓力腔 4時配合使用。注入過程是：閥門12與排氣閥14開啟，傳壓介質5通過傳壓介質更換管道 13注入壓力腔4,排氣閥14用于排出此過程中壓力腔4中的空氣，注滿時關閉閥門12與排 氣閥14。排出過程是：開啟排氣閥14,隨后開啟閥門12,排出傳壓介質5,排空后關閉排氣 閥14及閥門12。傳壓介質更換管道13與閥門12及排氣管道15與排氣閥14選擇要求須 能夠耐受高壓。該例的沖擊式階躍壓力產生方法是利用發射機構發射撞擊塊1，使撞擊塊1 高速運動撞擊壓力腔蓋3,壓力腔蓋3向壓力腔4內運動進而壓縮壓力腔4中的傳壓介質 5,傳壓介質5體積減小、壓強增大，產生一壓力信號上升沿；壓力腔蓋3向壓力腔4內運動 一段距離后由鎖定機構10鎖定，保證壓力信號穩定持續一段時間，這樣一次完整的沖擊過 程形成一個階躍壓力信號11，該階躍壓力信號11由壓力腔4信號輸出端輸出。根據公知 公用的壓力傳感器動態校準方法和規定程序進行該例的壓力傳感器的動態校準：被校準壓 力傳感器7與標準壓力傳感器6安裝在壓力腔4的器壁上，兩者的敏感面與傳壓介質5接 觸，可以感受到傳壓介質5在壓縮過程中對其產生的壓力信號，被校準壓力傳感器7與標準 壓力傳感器6選擇壓電式壓力傳感器，用信號線纜8分別連接標準壓力傳感器6、被校準壓 力傳感器7信號輸出端至數據采集機構9,被校準壓力傳感器7與標準壓力傳感器6二者 輸出信號經過電荷校準儀轉換后通過信號線纜8連接到數據采集卡進行采集記錄，以標準 壓力傳感器6輸出的壓力信號作為輸入信號，以被校準壓力傳感器7的輸出的壓力信號作 為輸出信號，對輸入信號與輸出信號分別做快速傅里葉變換，將輸出信號的快速傅里葉變 換結果與輸入信號的快速傅里葉變換結果求比值，得到被校準壓力傳感器7的動態傳遞函 數，得到其動態校準結果。動態校準結果可以在數據采集記錄機構9所包括的計算機上顯 示、分析、記錄。
[0026] 實施例二.壓力傳感器動態校準裝置 該例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置可用圖2?圖4聯合 示出。該例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置與實施例一沖擊式 階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置不同點有：1.發射機構選擇電磁發射 機構，如電磁炮；2.撞擊塊1尺寸為長X直徑=0.5米ΧΦ0. 75米，初速度為60米/秒； 3.傳壓介質5選擇煤油液體；4.被校準壓力傳感器7與標準壓力傳感器6選擇壓阻式壓力 傳感器，由信號線纜8直接連接被校準壓力傳感器7、標準壓力傳感器6的輸出端至數據采 集卡進行輸出信號采集記錄。該例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準 裝置其余未述的，全同于實施例一中所述的，不再重述。
[〇〇27] 實施例三·壓力傳感器動態校準裝置 該例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置可用圖2?圖4聯合 示出，該例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置與實施例一、實施 例二沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置不同點有：1.撞擊塊1尺寸 為長X直徑=〇. 5米X Φ0. 625米，初速度為40米/秒；2.傳壓介質5選擇C02氣體。該 例的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置其余未述的，全同于實施例 一、實施例二中所述的，不再重述。
【權利要求】
1. 一種沖擊式階躍壓力產生方法，特征在于：所述的沖擊式階躍壓力產生方法是利用 發射機構發射撞擊塊，使撞擊塊商速運動撞擊壓力腔蓋，壓力腔蓋向壓力腔內運動進而壓 縮壓力腔中的傳壓介質，傳壓介質體積減小、壓強增大，產生一壓力信號上升沿；壓力腔蓋 向壓力腔內運動一段距離后由鎖定機構鎖定，保證壓力信號穩定持續一段時間，這樣一次 完整的沖擊過程形成一個階躍壓力信號，該階躍壓力信號由壓力腔信號輸出端輸出。
2. 根據權利要求1所述的沖擊式階躍壓力產生方法，特征在于： a. 所述的發射機構選擇空氣炮、或電磁發射機構； b. 所述的撞擊塊選擇用鋼材料；撞擊塊的形狀選擇圓柱形，尺寸選擇：長X直徑為： 0. 5米X Φ0. 5米?0. 5米X Φ0. 75米；撞擊塊初速度選擇20米/秒?60米/秒； c. 所述的鎖定機構是設置在壓力腔和壓力腔蓋之間的鎖定機構，該鎖定機構的詳細結 構是齒條構成的鎖定機構，壓力腔蓋齒條相對壓力腔齒條向壓力腔內運動，在運動結束時 壓力腔蓋齒條被壓力腔齒條鎖定； d. 所述的傳壓介質選擇甘油、或煤油、或C02氣體； e. 所述的壓力腔蓋面上設置有應力波濾波墊，以消除撞擊時應力波對壓力信號產生的 干擾； f. 所述的壓力腔上設置有傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥，閥門兩端分別 連接傳壓介質更換管道，傳壓介質更換管道前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔；排氣閥 兩端分別連接排氣管道，排氣管道一端連接在壓力腔上，另一端出口連接外界。
3. 根據權利要求2所述的沖擊式階躍壓力產生方法，特征在于：所述的該沖擊式階躍 壓力信號的幅值及上升沿時間由撞擊塊發射速度調整和決定。
4. 根據權利要求1所述的沖擊式階躍壓力產生方法采用的沖擊式階躍壓力產生裝置， 特征在于：所述的該裝置包括有：發射機構、撞擊塊、應力波濾波墊、壓力腔蓋、壓力腔、鎖 定機構、傳壓介質、傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥。
5. 根據權利要求4所述的沖擊式階躍壓力產生裝置，特征在于： a. 所述的發射機構選擇空氣炮、或電磁發射機構； b. 所述的撞擊塊選擇用鋼材料；撞擊塊的形狀選擇圓柱形，尺寸選擇：長X直徑為： 0. 5米X Φ0. 5米?0. 5米X Φ0. 75米；撞擊塊初速度選擇20米/秒?60米/秒； c. 所述的鎖定機構是設置在壓力腔和壓力腔蓋之間的鎖定機構，該鎖定機構的詳細結 構是齒條構成的鎖定機構，壓力腔蓋齒條相對壓力腔齒條向壓力腔內運動，在運動結束時 壓力腔蓋齒條被壓力腔齒條鎖定； d. 所述的傳壓介質選擇甘油、或煤油、或C02氣體； e. 所述的壓力腔蓋面上設置有應力波濾波墊，以消除撞擊時應力波對壓力信號產生的 干擾； f. 所述的壓力腔上設置有傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥，閥門兩端分別 連接傳壓介質更換管道，傳壓介質更換管道前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔；排氣閥 兩端分別連接排氣管道，排氣管道一端連接在壓力腔上，另一端出口連接外界； g. 所述的沖擊式階躍壓力信號的幅值及上升沿時間由撞擊塊發射速度調整和決定。
6. 根據權利要求1所述的沖擊式階躍壓力產生方法形成的壓力傳感器動態校準裝置， 特征在于：所述的該裝置包括有：發射機構、撞擊塊、應力波濾波墊、壓力腔蓋、壓力腔、鎖 定機構、傳壓介質、傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥、沖擊式階躍壓力信號、被校 準壓力傳感器、標準壓力傳感器、信號線纜、數據采集記錄機構。
7.根據權利要求6所述的壓力傳感器動態校準裝置，特征在于： a. 所述的發射機構選擇空氣炮、或電磁發射機構； b. 所述的撞擊塊選擇用鋼材料；撞擊塊的形狀選擇圓柱形，尺寸選擇：長X直徑為： 0. 5米X Φ0. 5米?0. 5米X Φ0. 75米；撞擊塊初速度選擇20米/秒?60米/秒； c. 所述的鎖定機構是設置在壓力腔和壓力腔蓋之間的鎖定機構，該鎖定機構的詳細結 構是齒條構成的鎖定機構，壓力腔蓋齒條相對壓力腔齒條向壓力腔內運動，在運動結束時 壓力腔蓋齒條被壓力腔齒條鎖定； d. 所述的傳壓介質選擇甘油、或煤油、或C02氣體； e. 所述的壓力腔蓋面上設置有應力波濾波墊，以消除撞擊時應力波對壓力信號產生的 干擾； f. 所述的壓力腔上設置有傳壓介質更換管道、閥門、排氣管道、排氣閥，閥門兩端分別 連接傳壓介質更換管道，傳壓介質更換管道前端連接傳壓介質源、后端連接壓力腔；排氣閥 兩端分別連接排氣管道，排氣管道一端連接在壓力腔上，另一端出口連接外界； g. 所述的數據采集記錄機構選擇由計算機與數據采集卡、電荷校準儀，以及操作系統 與數據處理軟件配套組合結構； h. 所述的標準壓力傳感器選擇壓電式壓力傳感器或壓阻式壓力傳感器；所述的被校 準壓力傳感器是壓電式壓力傳感器或壓阻式壓力傳感器； i. 所述的沖擊式階躍壓力信號的幅值及上升沿時間由撞擊塊發射速度調整和決定。
【文檔編號】G01L27/00GK104062069SQ201410272850
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】豐雷, 馬鐵華, 尤文斌, 丁永紅, 王燕, 梁志劍, 張艷兵 申請人:中北大學
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