[发明专利]一种动态流场下多孔介质的压电转换特性测量装置

说明书

本发明公开了一种动态流场下多孔介质的压电转换特性测量装置，多孔介质技术领域，它包括：夹持器、左流体腔、右流体腔、弹性膜、多孔介质圆片、压力传感器、测量电极及线振动激励源；弹性膜固定在右流体腔侧面的通孔中；线振动激励源的激励头与弹性膜的表面接触；两个夹持器的一端分别固定在左流体腔和右流体腔的侧面，另一端彼此同轴对接，两个夹持器的中空部分相通，形成圆形流道；多孔介质圆片安装在两个夹持器的对接面上；两个测量电极分别安装在两个夹持器的电极安装孔中；两个压力传感器分别安装在两个夹持器的传感器安装孔中；该装置能够提供动态流场的环境，并对多孔介质的压电转换过程进行测量，信号信噪比高。

技术领域

本发明属于多孔介质技术领域，具体涉及一种动态流场下多孔介质的压电转换特性测量装置。

背景技术

近年来，基于流体惯性质量的惯性测量方法逐渐成为研究热点，它能对线加速度、角速度、角加速度等表征运动特性的物理量进行准确的直接测量。分子液环式角加速度计是基于该测量方法，以液相流体作为惯性质量物质，将其填充至固定了规则形状的多孔介质的一段闭合管道中，当外界产生运动时，闭合管道内的工作液体与管路产生相对运动，使得多孔介质的两端产生了压差。在该压差作用下使得多孔介质内发生了渗流运动，由于动电效应使得多孔介质两端面间形成了电势差。

根据以上描述，可以看出分子液环式角加速度计的压电转换过程，本质上是由于其内部的多孔介质两端压差驱动液体流动产生电动势的过程，这一转换过程是基于流体惯性质量的测量方法中重要的一环，为此需要对该过程的转换特性进行细致研究。然而，目前关于压电过程转换特性的测量与研究均集中于稳态条件下，稳态下的压电过程理论和模型已较为完善。然而，在动态流场环境下转换特性的研究仍有很大的研究空间，其中对可表征动态特性的频率响应等进行测定还没有合适、可靠的仪器和方法。除此之外，由于需要测定压电过程的转换特性，这要求测量装置具备可靠的密闭环境，且能对其产生的极其微弱的电动势进行准确测量。

由此可见，动态流场环境下的压电转换过程转换特性的测量亟待解决。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种动态流场下多孔介质的压电转换特性测量装置，能够提供动态流场的环境，并对多孔介质的压电转换过程进行测量，信号信噪比高。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种动态流场下多孔介质的压电转换特性测量装置，包括：顶盖、夹持器、左流体腔、右流体腔、弹性膜、多孔介质圆片、压力传感器、测量电极、线振动激励源、控制电路模块及数据分析模块；

所述左流体腔和右流体腔均为具有一个开口端的腔体；其中右流体腔的侧面还加工有用于安装弹性膜的通孔；

所述线振动激励源用于提供形成幅度、频率稳定的动态流场所需的激振力；

所述夹持器为中空结构，其侧面加工有电极安装孔和传感器安装孔；

整体连接关系如下：左流体腔和右流体腔的开口端分别安装有顶盖，将其开口端封闭；弹性膜固定在右流体腔侧面的通孔中，并将该通孔封闭；线振动激励源的激励头与弹性膜的表面接触，在静止状态下，弹性膜无变形，在线振动激励源的振动状态下，线振动激励源的线振动方向与弹性膜的表面垂直，线振动激励源激励弹性膜做同步振动，进而弹性膜带动右流体腔内的液体进行往复运动，形成幅度、频率稳定的动态流场；

两个夹持器的一端分别固定在左流体腔和右流体腔的侧面，另一端彼此同轴对接，两个夹持器的中空部分相通，形成圆形流道，所述圆形流道将左流体腔与右液体腔连通；多孔介质圆片安装在两个夹持器的对接面上，并位于所述圆形流道内，且与圆形流道同轴分布；两个测量电极分别安装在两个夹持器的电极安装孔中，用于测量多孔介质圆片两端面的流动电势；两个压力传感器分别安装在两个夹持器的传感器安装孔中，用于获得多孔介质圆片两端面的压力差；