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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)和工程實(shí)踐等領(lǐng)域越來(lái)越多地要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量,要求深入地了解許多瞬態(tài)過(guò)程中壓力的變化規(guī)律。壓力傳感器是壓力測(cè)試系統(tǒng)的核心部件,其動(dòng)態(tài)特性決定著整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。本文主要研究壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性,具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)構(gòu)建了正弦壓力動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、正弦壓力發(fā)生器、信號(hào)調(diào)理系統(tǒng)、參考傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。利用LabVIEW設(shè)計(jì)了正弦壓力動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)所采集數(shù)據(jù)的讀取、顯示和分析。針對(duì)PCB公司113B38系列某壓電式壓力傳感器,通過(guò)正弦激勵(lì)比對(duì)了該傳感器和參考傳感器的特性,并得到了該傳感器在相同壓力不同頻率點(diǎn)處的波形相對(duì)失真度。波形相對(duì)失真度在0.4Hz時(shí)為34.74%,在1kHz時(shí)為0.61%。通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)正弦壓力動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)在100Hz~5kHz范圍內(nèi)的5個(gè)頻率點(diǎn)的不確定度進(jìn)行了分析。(2)為了研究壓力傳感器的高頻動(dòng)態(tài)特性,本文在激波管動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)上對(duì)ENDEVCO公司8530C系列某壓阻式壓力傳感器和PCB公司113B26系列某壓電式壓力傳感器進(jìn)行了動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),獲取了傳感器的上升時(shí)間、超調(diào)量、動(dòng)態(tài)靈敏度等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)這些時(shí)間域指標(biāo)的動(dòng)態(tài)重復(fù)性進(jìn)行了分析,計(jì)算的動(dòng)態(tài)重復(fù)性大為12.22%。運(yùn)用改進(jìn)的小二乘算法分別建立了8510C系列和8530C系列某傳感器的數(shù)學(xué)模型,估計(jì)了其工作頻帶、通頻帶等頻率域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。通過(guò)重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)頻率域動(dòng)態(tài)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)重復(fù)性進(jìn)行了分析,計(jì)算的動(dòng)態(tài)重復(fù)性大為3.85%。(3)針對(duì)瞬態(tài)壓力測(cè)試中傳感器動(dòng)態(tài)特性不足的情況,在研究零極點(diǎn)配置設(shè)計(jì)補(bǔ)償濾波器理論的基礎(chǔ)上,對(duì)上述8510C和8530C系列的兩支傳感器進(jìn)行了補(bǔ)償。其±2%幅值誤差的工作頻帶由之前的14.85kHz和34.55kHz拓寬到104.1kHz和188.2kHz。通過(guò)對(duì)壓力傳感器動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的研究,可以較好地了解傳感器低頻、高頻以及較完整的幅頻特性,同時(shí)驗(yàn)證了傳感器動(dòng)態(tài)特性補(bǔ)償方法的有效性。

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