[发明专利]一种负阶跃校准装置

说明书

本发明提供一种结构简单，产生良好负阶跃压力信号的压力传感器校准装置。该装置采用固态或液态二氧化碳吸热变为气体破膜时产生负阶跃压力信号的原理来校准传感器。一种负阶跃校准装置由上盖、螺栓、腔体、电极、泄压口、膜片、膜片压螺、电热丝、支架、充装口、阀芯、固态或液态二氧化碳等组成。本装置可以通过改变膜片的厚度和装置内充装二氧化碳的多少来产生不同的负阶跃信号，益于压力传感器的校准，同时能够有效保护实验装置和实验环境。且实验成本低，操作简便，无污染，实验效果好，适合实际中的实验场所。

技术领域

本发明属于非标仪器实验校准领域，具体为一种负阶跃校准装置。

背景技术

随着航空航天技术发展和武器工业、机器人工业生产需要,压力传感器作为测试中的关键部件需求巨大，对于压力传感器校准也就十分必要。目前仅对压力传感器进行静态校准远远不能满足要求,实际工业生产或科学研究中压力传感器受到动态载荷的情况要远多于静态和准静态过程,所以对压力传感器的动态校准评估极其重要。阶跃响应试验是压力传感器动态校准研究的良好方法。

当前成熟技术中,产生正阶跃载荷或负阶跃载荷的技术有大致有以下几种途径：一、采用激波管形成0.05MPa-10MPa的正阶跃压力,具体产生的阶跃载荷还需要考虑力传感器的参考面积,适用于低量程的压力传感器的动态标定；二、采用剪钢丝绳的方法形成负阶跃载荷,目前通过手动剪断很难保证瞬时效果以及稳定性,例如采用电气开关进行切断,提高剪切速度;或将标准质量块电磁化,通过电磁来替代常规的钢丝绳,从而提高响应速度,增加稳定性；三、采用基于帕斯卡原理的气动冲击法,通过气缸瞬时压力将推杆作用在待测传感器上,来形成正阶跃载荷；四、采用脆性材料瞬时断裂的模式来进行卸载,形成负阶跃载荷，这类装置刚好与激波管特性进行互补,其压力上升时间比激波管慢,较容易获得传感器的低频特性,其所能达到的幅值远高于激波管,平台压力持续时间也远高于激波管。

小型实验室若要进行中等载荷范围的传感器动态标定,通常采用常规手工剪断的形式以及脆性材料断裂的形式来实现阶跃载荷的产生。但是对于采用电磁的形式以及气缸的气动冲击来实现则比较困难,对试验场地和试验成本的要求就大幅度提升,因此很难用于实际的试验场所。

发明内容

本发明提供一种负阶跃校准装置。其结构简单、能够产生丰富的频率信号和幅值信号对传感器进行校准，同时还能够获得传感器在高压下的动态参数并进行高压条件下的校准。本发明适合实际中的实验场所。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种负阶跃校准装置，包括上盖和腔体，上盖安装在腔体上方开口处，上盖上设置安装压力传感器的安装通孔，腔体一侧壁上开有两个电极通孔，两个电极分别通过一个电极通孔穿过腔体侧壁进入腔体内部，电极与腔体绝缘，两个电极在腔体内部的端部之间连接电热丝；腔体另一侧壁上开有阶梯状通孔和二氧化碳充装口，阶梯状通孔中口径小的通孔和腔体内部直接连通，二氧化碳充装口和阶梯状通孔中口径大的通孔连通，阶梯状通孔中口径大的通孔内设置有阀芯将该通孔封堵，腔体底部设有阶梯状泄压口，阶梯状泄压口中口径小的泄压口与腔体内部直接连通，阶梯状泄压口中口径大的泄压口内设置膜片并通过中通的膜片压螺顶压膜片将该泄压口封住，整个校准装置由支架支撑。

实验时，在安装通孔中安装上高精度传感器和被校传感器。此时，腔体与泄压口处的脆性金属膜片共同围成一个密闭的空室。将液态二氧化碳充装在该空室内，充装过程为：向外退阀芯，直到二氧化碳充装口和梯状通孔中口径小的通孔连通，通过充装口向密闭的空室内充装液态二氧化碳，充装完毕后关闭阀芯。对两电极通电，电热丝逐渐发热并缓慢加热腔体内的液态二氧化碳使之逐渐变成气体。在二氧化碳气体破膜之前，装置内的压力会逐渐增长到很高。因此，本发明可对压力传感器进行高负阶跃的校准。

当腔体内的高压超过膜片的剪切强度时，膜片发生剪切破裂，二氧化碳气体通过泄压口迅速排出，使生成的负阶跃压力信号具有陡峭的后沿，产生丰富的频率信号，能够达到良好的负阶跃校准效果。