冲击波压力测量系统准静态校准方法研究(3)
准静态校准的压力激励源是由落锤液压校准装置产生的类似于半正弦的激励信号。半正弦信号的频谱具有一定的有效频带并且可达到零频，能够充分激发传感系统的低频模态，因此准静态校准可用于确定测压系统的灵敏度等工作特性参数。该方法弥补了静态校准及动态校准不能准确获得传感系统低频段工作特性参数的缺陷。同时，准静态校准实施时加载时间短，对传感器使用寿命的影响不大。
本文对冲击波压力测量系统准静态校准方法开展研究，组建了标准压力监测系统和典型冲击波压力测量系统。在组建的准静态校准装置上开展了准静态校准试验方法的研究，探讨了准静态灵敏度、线性度、重复性的评价方法。
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的研究内容和章节安排
本文针对目前冲击波压力测量系统校准中存在的问题，对冲击波压力测量系统的准静态校准方法开展了研究。基于现有准静态装置，组建了标准压力监测系统和典型冲击波压力测量系统，并探讨了准静态校准的量传体系。在组建的准静态校准装置上开展了准静态校准试验方法的研究，探讨了准静态灵敏度、线性度、重复性的评价方法。章节安排如下。
第一章：具体论述了冲击波压力测量在实际工况下存在的问题，提出了冲击波压力测量系统的准静态校准方法，并介绍了国内外相关校准技术的发展现状。
第二章：组建了基于落锤式的准静态校准系统，包括标准压力监测系统及被校冲击波压力测量系统的组建，研究了准静态校准中的量值传递体系。
第三章：对标准压力监测系统进行了静态标定，在组建的准静态校准装置上开展了准静态校准试验方法的研究，获得了标准压力监测系统和典型冲击波压力测量系统的试验数据。
第四章：针对典型冲击波压力测量系统的准静态校准试验数据，探讨了基于准静态校准的传感系统的灵敏度、线性度、重复性的获取方法。采用脉宽为3ms的准静态试验数据对传感系统低频幅频特性进行了研究。
2 基于落锤式的准静态校准系统的组建
为开展准静态校准试验，组建了基于落锤式的准静态校准系统，包括标准压力监测系统及被校冲击波压力测量系统的组建。
2.1 基于落锤式的准静态校准系统的组成
基于落锤式的准静态校准系统由控制系统、气动装置[15]、机械装置、标准压力监测系统（由双奇石乐7005传感器、5015A电荷放大器、数据采集系统组成）及被校冲击波压力测量系统（由PCB 113B14传感器、PCB 482C信号调理器、数据采集系统组成）组成，如图2.1所示。
图2.1 基于落锤式的准静态校准系统
机械装置中可调整造压油缸的初始容积、重锤质量、重锤落高、活塞有效面积，以实现对压力幅值和脉宽的调整。控制系统对气动装置及机械装置进行控制，主要实现重锤升降、落高精确定位和重锤反弹的防二次撞击等功能。实验过程中标准传感器及被校传感器信号经电荷放大器或信号调理器处理后由数据采集系统采集显示，同时可生成txt文档用于数据分析处理。
2.2 准静态校准装置压力脉冲发生装置
落锤液压校准装置的工作原理如图2.2所示，在油缸周围安装校准、被校准测压传感器供比对校准用。当重锤通过自由下落或者其他方法获得一定动能时，会撞击并压缩油缸的活塞，重锤的动能转化为油缸中传压介质（蓖麻油等）体积变化的弹性势能，产生压力。当重锤与活塞不再继续下降，此时油缸内的压力值达到最大。由于油缸内的传压介质会发生膨胀现象，活塞及重锤被反向推动而上升，当活塞上升回到原位时，压力值减小为零，重锤脱离活塞继续反向运动，整个过程油缸内的液压油中产生一由低至高又由高至低的压力脉冲，类似半正弦曲线形