[发明专利]一种基于应变落锤的光纤压力传感器动态校准装置及方法

说明书

一种基于应变落锤的光纤压力传感器动态校准装置及方法，属于传感器领域，本发明为解决传统比对式压力标定装置不能满足光纤压力传感器动态标定需求的问题。本发明包括应变落锤、液压活塞、液压油缸和信号采集及处理单元；液压油缸内腔灌注传压介质，液压油缸内腔上部安装液压活塞，待校准光纤压力传感器安装在液压油缸侧壁，且待校准光纤压力传感器的探头伸入传压介质中；应变落锤自由下落与液压活塞相撞击，液压活塞受到撞击与液压活塞共同向下运动至向下的速度减为零，再在传压介质弹性恢复作用力下，应变落锤与液压活塞同时向上运动，直至应变落锤与液压活塞脱离开，由信号采集及处理单元获取待校准光纤压力传感器的动态压力值以完成动态校准。

技术领域

本发明是光纤压力传感器动态校准装置，具体的来说是一种利用集成有光纤光栅应变传感器的落锤对安装在液压油缸上的待校准光纤压力传感器进行动态校准的新型动态压力校准装置，属于传感器领域。

背景技术

近年来先进武器系统、冲击波、爆炸测量、火箭发射系统和弹道试验等测试应用领域的需求日益增加，建立工程化动态压力传感器校准系统具有重要意义。在这些高压测试试验中监测压力动态变化时，核心技术问题是压力传感器在工作压力下的动态特性和性能必须达到一定的精度才能对变化的压力信号进行真实复现，因此获得压力传感器的动态性能参数，得到传感器精度是动态压力测量技术的关键，是保证测试数据准确可靠的前提。对于压力传感器在进行动态压力测试前以及在使用一段时间后，为了能够精确测量瞬态变化的压力值，必须对压力传感器进行动态校准，从而得到压力传感器的动态性能指标实现高精度的动态压力测量，所以对压力传感器的动态校准是至关重要的。

传统动态压力测量领域，应用最广泛的是压电式压力传感器，随着工程技术的飞速发展，人们日益需要在恶劣环境中进行精确的测量压力，传统的压力传感器不能很好地应用于特殊环境的压力测量领域，在这种情况下，光纤压力传感器以其优越的性能，得到了广泛的研究，光纤压力传感器是属于无源器件，其抗电磁干扰、耐高电压、耐腐蚀，且具有快速的动态响应，不会产生火花、高温、漏电等不安全因素，特别适用于极端环境下压力的测量。由于光纤压力传感器结构和传感机理与传统的压电式压力传感器存在较大的差异，原有适用于压电式压力传感器的比对式压力标定装置难以满足光纤压力传感器的动态标定需求，且目前校准装置均需采用价格昂贵的基准传感器，因此迫切需要一种满足光纤压力传感器测试需求，价格低廉方便于推广应用的动态标定装置。

发明内容

本发明目的是为了解决传统比对式压力标定装置不能满足光纤压力传感器动态标定需求的问题，提供了一种基于应变落锤的光纤压力传感器动态校准装置及方法。

本发明所述一种基于应变落锤的光纤压力传感器动态校准装置包括应变落锤、液压活塞(4)、液压油缸(5)和信号采集及处理单元；

液压油缸(5)内腔灌注有传压介质(6)，液压油缸(5)内腔上部安装有液压活塞(4)，待校准光纤压力传感器(7)安装在液压油缸(5)侧壁，且待校准光纤压力传感器(7)的探头伸入传压介质(6)中；

应变落锤自由下落与液压活塞(4)相撞击，液压活塞(4)受到撞击与液压活塞(4)共同向下运动至向下的速度减为零，再在传压介质(6)弹性恢复作用力下，应变落锤与液压活塞(4)同时向上运动，直至应变落锤与液压活塞(4)脱离开，由信号采集及处理单元获取待校准光纤压力传感器(7)的动态压力值以完成动态校准。

优选地，应变落锤包括锤体(1)、光纤光栅应变传感器(2)和锤头(3)，所述光纤光栅应变传感器(2)包括光纤光栅和弹性元件(2-1)，光纤光栅固化在弹性元件(2-1)上，锤体(1)、弹性元件(2-1)和锤头(3)通过螺栓依次连接。

优选地，信号采集及处理单元包括光纤光栅波长解调仪(9)和计算机(10)，光纤光栅波长解调仪(9)用于测量光纤光栅应变传感器(2)的光纤光栅的波长漂移变化量计算机(10)根据弹性元件(2-1)的形变量ε和光纤光栅的波长漂移变化量获取待校准光纤压力传感器(7)的动态压力值。