[发明专利]基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法

权利要求书

1.基于冲击切换的气体脉冲压力发生器，其特征在于：主要由气源(1)、气体稳压调压机构(2)、冲击激励源(3)、活塞杆(4)、活塞缸(5)、弹簧(6)、压力室(7)和压力传感器(8)组成；

活塞缸(5)一侧开有与气体稳压调压机构(2)连通的进气口，另一侧分别在中部开有进气口、下部开有排气口，活塞缸(5)中部进气口用于与压力室(7)排气口相连通，活塞缸(5)下部排气口用于与压力室(7)进气口相连通；活塞杆(4)开有通孔；气源(1)与气体稳压调压机构(2)连通；气体稳压调压机构(2)与活塞缸(5)连通，活塞缸(5)底部与活塞杆(4)之间安装有弹簧(6)；活塞缸(5)中部进气口与压力室(7)排气口相连通；活塞缸(5)下部排气口与压力室(7)进气口相连通；活塞缸(5)与气体稳压调压机构(2)连通的进气口和活塞缸(5)下部排气口位置对称；冲击激励源(3)用于提供使活塞杆(4)向下运动的激励力；压力传感器(8)安装在压力室(7)上，用于监测压力室(7)内整个运动过程的压力变化，得到脉冲压力信号；基于冲击切换准确调节脉冲压力波形、脉宽、幅值，满足测试现场中动态压力传感器的校准需求。

2.如权利要求1所述的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器，其特征在于：冲击激励源(3)通过手动冲击产生或通过电动冲击产生。

3.根据如权利要求1或2所述的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器实现的脉冲压力发生方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：当系统静止时，活塞杆(4)由于弹簧(6)支持力作用保持静止，此时活塞杆(4)的通孔与压力室(7)排气口相连通，压力室(7)为大气压力；

步骤二：气源(1)中高压气体通过气体稳压调压机构(2)后，得到稳定的气流，流经活塞缸(5)通向压力室(7)；

步骤三：冲击激励源(3)作用于活塞杆(4)，使活塞杆(4)向下运动，活塞杆(4)的通孔与压力室(7)下部进气口连通，压力室(7)中部排气口被活塞杆(4)截断；即活塞杆(4)向下运动，压力室(7)排气口被活塞杆(4)截断，切断压力室(7)与大气联接，活塞杆(4)的通孔与压力室(7)下部进气口连通，致使压力室(7)压力不断升高；

步骤四：弹簧(6)压缩变形恢复，使活塞杆(4)向上运动，活塞杆(4)的通孔与压力室(7)排气口连通，通向大气；即活塞杆(4)运动到底，弹簧(6)与活塞杆(4)静止，弹簧(6)开始恢复形变，使活塞杆(4)向上运动；当活塞杆(4)上的通孔又与压力室(7)排气口相连通时，压力室(7)内压力下降；

步骤五：压力传感器(8)监测压力室(7)内整个运动过程的压力变化，得到脉冲压力信号，基于冲击切换准确调节脉冲压力波形、脉宽、幅值，满足测试现场中动态压力传感器的校准需求。

4.如权利要求3所述的脉冲压力发生方法，其特征在于：所述的脉冲压力信号的调节方法如下：

脉冲压力信号的脉宽τ，由活塞杆(4)和弹簧(6)控制，符合如下公式：

式中，m为活塞杆(4)的质量，k为弹簧(6)刚度系数；

脉冲压力信号的幅值ΔP，由气源(1)、气体稳压调压机构(2)、活塞杆(4)与压力室(7)控制，符合如下公式：

式中，ρ为气体密度，Q为气体流量，C_d为流通孔流量系数，A为活塞杆(4)与压力室(7)流通孔截面面积。

5.如权利要求4所述的脉冲压力发生方法，其特征在于：通过改变激励源调节活塞杆(4)位置，实现活塞杆(4)与压力室(7)通孔配合切换，进而调节脉冲压力脉宽，脉宽可控性强，波形稳定性高。

6.如权利要求4所述的脉冲压力发生方法，其特征在于：通过调节气体稳压调压机构(2)，能够调节产生的脉冲压力幅值，幅值重复性高。