[发明专利]惯性力法气体动态压力激光干涉测量系统及方法

权利要求书

1.惯性力法气体动态压力激光干涉测量系统，其特征在于：主要由压力室(1)，活塞套筒(2)、活塞(3)、位置指示标尺(4)、激光干涉仪(5)、数据采集分析系统(6)组成；

压力室(1)与活塞套筒(2)固定连接，压力室(1)与活塞套筒(2)内部相联通且保持密封，活塞(3)位于活塞套筒(2)内部，活塞(3)顶部平面与位置标尺(4)垂直连接；

所述的活塞(3)最大运动位移S_max与活塞(3)的直径d、厚度L、材料的关系符合如下公式：

其中，p_A为压力幅值，为截面面积，f_p为压力变化频率，m＝ρS₀L为活塞(3)的质量，ρ为活塞(3)的密度，

所述的活塞(3)与活塞套筒(2)之间配合关系为间隙配合，存在摩擦力f(t)，符合如下公式：

其中，η为活塞(3)与活塞套筒(2)之间介质的动态粘滞系数，X_v(t)为活塞(3)的速度信号，δ为活塞(3)与活塞套筒(2)之间的间隙；

所述的位置指示标尺(4)用于记录活塞(3)的初始位置和位移距离；

激光干涉仪(5)位于活塞(3)竖直上方位置，保持固定不动，用于测量活塞(3)在活塞套筒(2)内的位移，并将测量结果传回数据采集分析系统(6)；

使用惯性力法气体动态压力激光干涉测量系统的方法分为如下步骤：

步骤一：在压力室(1)中充满气体介质，压力室(1)受到激励，产生压力变化；

步骤二：压力变化迫使活塞(3)在活塞套筒(2)中上下移动；

步骤三：激光干涉仪(5)测量得到活塞(3)随压力室(1)的气压变化而上下移动的速度信号X_v(t)，将速度信号X_v(t)传输给数据采集分析系统(6)；

步骤四：数据采集分析系统(6)对速度信号X_v(t)进行微分处理，得到活塞(3)随压力室(1)的气压变化而上下移动的加速度信号X_a(t)；

步骤五：压力室(1)的动态压力曲线P(t)通过公式(3)得到:

其中，g为当前环境下的重力加速度；

即通过公式(3)实现气体动态压力的直接测量，用于满足可溯源气体动态压力测量的需求。