CN104597288B - 一种高温加速度传感器校准装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及地面模态试验和振动试验装置技术领域，具体涉及一种高温加速度传感器校准装置。包括：加热器（1）、隔热块（4）、常温标准传感器（5）、耐高温标定支架（6）、振动台（7）及加热器支架（8），以及可控硅（a）、功率放大器（b）和测控系统（c）；测控系统（c）通过可控硅（a）控制加热器（1）进行加热，通过功率放大器（b）控制振动台（7）进行振动，并采集被校准加速度传感器（2）和常温标准传感器（5）的信号，对于被校准加速度传感器（2）进行校准。本装置在为加速度传感器提供振动环境的同时，能够提供1000℃范围内的高温环境，并可用来对高温加速度传感器进行比较标定。

Description

一种高温加速度传感器校准装置
技术领域
本发明涉及地面模态试验和振动试验装置技术领域，具体涉及一种高温加速度传感器校准装置。
背景技术
地面模态试验和振动试验是运载、导弹、卫星等飞行器在研制过程中必需的试验项目。加速度传感器是地面模态试验和振动试验中普遍使用的测试传感器，为了保证试验结果的可靠性，要求加速度传感器必须定期标定，实际应用中标定方法常采用比较标定法，具体要求是选择高精度振动台、标准传感器、耐高温标定支架以及测控软件等，这种方法适用于室温下工作的加速度传感器的标定。伴随新一代飞行器飞行马赫数不断增加，对热振动和热模态试验提出了迫切需求，高温加速度传感器的应用也越来越普遍。现有的高温加速度传感器的工作温度可以达到-50℃～750℃，新型加速度传感器适用工作温度还在逐渐提高。为保证热模态、热振动试验测试数据的可靠性，大量采用的高温加速度计对测试精度校准方法提出了需求。现有的常温环境下加速度计标定装置不具备热环境模拟能力，另外振动台面以及耐高温标定支架也无法在热环境下工作，不能适用于高温加速度计的校准。
针对常温加速度传感器校准装置的不足之处，本发明提供了一种高温加速度计校准装置，它解决常温加速度计不能满足热环境模拟，以及耐高温标定支架无法适应热环境的技术难题，可实现恒定温度或不同升温速率的热环境下加速度计的校准要求，最高温度可达1000℃，可为不同工作温度区间的加速度传感器进行校准，为满足飞行器热模态、热振动试验中加速度计的使用提供技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于常温加速度传感器校准装置的不足之处，提供一种高温加速度计校准装置，能够实现在1000℃范围内的高温环境下，对加速度传感器进行校验标定。
本发明是一种高温加速度传感器校准装置，其中，包括：加热器、隔热块、常温标准传感器、耐高温标定支架、振动台及加热器支架，以及可控硅、功率放大器和测控系统；
加热器支架设置在振动台外部，用于支撑加热器；加热器支架与振动台相隔离，且在试验过程中固定不振动；加热器倒“U”字形地固定于加热器支架，对其内部空间进行加热；耐高温标定支架倒“U”字形地固定于振动台，部分地伸入加热器的内部加热空间，在耐高温标定支架上部的外表面，安装被校准加速度传感器；在耐高温标定支架上部的内表面，在与被校准加速度传感器上下相对的位置，隔着隔热块安装常温标准传感器，常温标准传感器位于加热器加热范围的外部；
测控系统通过可控硅控制加热器进行加热，通过功率放大器控制振动台进行振动，并采集被校准加速度传感器和常温标准传感器的信号，对于被校准加速度传感器进行校准。
如上所述的一种高温加速度传感器校准装置，其中：所述加热器为石英灯加热器，包含加热用的石英灯和反光板框架。
如上所述的一种高温加速度传感器校准装置，其中：加热器与耐高温标定支架的间隙利用耐高温软性材料连接。
如上所述的一种高温加速度传感器校准装置，其中：隔热块预留螺纹孔，通过螺栓和耐高温标定支架、常温标准传感器连接。
如上所述的一种高温加速度传感器校准装置，其中：利用耐高温胶粘接所述隔热块。
本发明的有益技术效果：本装置在为加速度传感器提供振动环境的同时，能够提供1000℃范围内的高温环境，并可用来对高温加速度传感器进行比较标定。现有的加速度传感器的标定方法只能实现在室温环境下对传感器进行校准。本发明可满足在1000℃范围内对高温加速度传感器进行校准。
附图说明
图1为本发明的高温加速度传感器校准装置系统示意图。
其中，a为可控硅，b为功率放大器，c为测控系统。
图2为本发明的高温加速度传感器校准装置方案局部示意图。
其中，1为加热器，2为被校准加速度传感器，3为热电偶，4为隔热块，5为常温标准传感器，6为耐高温标定支架，7为高精度振动台，8为加热器支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实现本发明的技术方案：一种高温加速度传感器校准装置，它包括：加热器1、隔热块4、常温标准传感器5、耐高温标定支架6、振动台7及加热器支架8，以及可控硅a、功率放大器b和测控系统c。
加热器支架8设置在振动台7外部，用于支撑加热器1。加热器支架8与振动台7相隔离，且在试验过程中固定不振动。加热器1为石英灯加热器，包含加热用的石英灯和反光板框架；加热器1倒“U”字形地固定于加热器支架8，对其内部空间进行加热。耐高温标定支架6倒“U”字形地固定于振动台7，部分地伸入加热器1的内部加热空间，在耐高温标定支架6上部的外表面，安装被校准加速度传感器2，在耐高温标定支架6上部的内表面，在与被校准加速度传感器2上下相对的位置，隔着隔热块4安装常温标准传感器5，常温标准传感器5位于加热器1加热范围的外部。加热器1与耐高温标定支架6的间隙利用耐高温软性材料连接。
测控系统c通过可控硅a控制加热器1进行加热，通过功率放大器b控制振动台7进行振动，并采集被校准加速度传感器2和常温标准传感器5的信号，对于被校准加速度传感器2进行校准。
方案中，采用石英灯加热器1提供高温环境，石英灯安装在反光板框架上，保证其在振动台振动过程中不受影响；支架顶部6安装被校准加速度传感器2，中间底部通过隔热块4与常温标准传感器5来连接，支架下端与振动台7固定支撑连接。为保护常温标准传感器5正常工作，加热器1只对耐高温标定支架6的上半部分及被标定加速度传感器2加热，支架下半部分、振动台7及常温标准传感器5均在加热器之外；耐高温标定支架6采用耐高温合金（例如镍合金或者钨合金）和耐高温复合材料（例如C/SiC）制作，保证在1000℃范围内，一阶固有频率不低于2500Hz；常温标准传感器和高温合金耐高温标定支架通过隔热块4连接。耐高温标定支架6的尺寸设计除了需要保证传感器安装要求外，还要根据振动试验频率等设计，一般来讲，还要保证在工作温度范围内，一阶固有频率不低于2500Hz。此设计方法为公知常识，且本领域技术人员能够根据应用情况对于尺寸自行调整。
隔热块4可以是陶瓷材料、耐高温复合材料等制作而成，隔热块4可以预留螺纹孔，通过螺栓和耐高温标定支架6、常温标准传感器5连接，也可以利用耐高温胶粘接隔热块4，耐高温胶根据市面出售的胶的性能选购即可，只要能达到耐温条件，没有其它特殊需求。
反光板框架与耐高温标定支架6之间留有间隙，间隙利用耐高温软性材料连接。即耐高温软性材料连接起到隔离振动台振动的作用，在耐高温标定之间6随着振动台7振动时，反光板框架能够保持固定，不会随之振动。所述耐高温软性材料（例如石棉布）只要是能够耐高温，且不传递振动即可，没有具体限制。
高温加速度传感器的具体校准的实施步骤如下：
1为加热器，2为被校准加速度传感器，3为热电偶，4为隔热块，5为常温标准传感器，6为耐高温标定支架，7为高精度振动台，8为加热器支架。
实施步骤：1）在耐高温标定支架6顶部安装被校准加速度传感器2；2）在耐高温标定支架6中间底部依次连接隔热块4、常温标准传感器5；3）把耐高温标定支架6安装到振动台7上；4）把加热器1安装到加热器支架8上方，保证耐高温标定支架6顶部置于加热器内，底部露出加热器外；5）连接试验系统；6）开启加热器控制系统a和c，利用热电偶3把传感器位置的温度保持到预定温度点，保持5～10min；7）启动振动台控制系统a和b，施加预定振动谱；8）采集被校准加速度传感器2和常温标准传感器5的输出信号。
需要指出的是根据本发明的具体实施方式所做出的任何变形，均不脱离本发明的精神以及权利要求的保护范围。
此外，对于所述的耐高温合金、耐高温材料、耐高温胶，只要是能够满足本发明所述试验环境要求即可，本领域技术人员在实施本发明时可以自行选定，具体选定方式为公知常识。
上面对本发明的实施例作了详细说明。显然，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例。在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种高温加速度传感器校准装置，其特征在于，包括：加热器(1)、隔热块(4)、常温标准传感器(5)、耐高温标定支架(6)、振动台(7)及加热器支架(8)，以及可控硅(a)、功率放大器(b)和测控系统(c)；
加热器支架(8)设置在振动台(7)外部，用于支撑加热器(1)；加热器支架(8)与振动台(7)相隔离，且在试验过程中固定不振动；加热器(1)倒“U”字形地固定于加热器支架(8)，对其内部空间进行加热；耐高温标定支架(6)倒“U”字形地固定于振动台(7)，部分地伸入加热器(1)的内部加热空间，在耐高温标定支架(6)上部的外表面，安装被校准加速度传感器(2)；在耐高温标定支架(6)上部的内表面，在与被校准加速度传感器(2)上下相对的位置，隔着隔热块(4)安装常温标准传感器(5)，常温标准传感器(5)位于加热器(1)加热范围的外部；
测控系统(c)通过可控硅(a)控制加热器(1)进行加热，通过功率放大器(b)控制振动台(7)进行振动，并采集被校准加速度传感器(2)和常温标准传感器(5)的信号，对被校准加速度传感器(2)进行校准。
2.如权利要求1所述的一种高温加速度传感器校准装置，其特征在于：所述加热器(1)为石英灯加热器，包含加热用的石英灯和反光板框架。
3.如权利要求2所述的一种高温加速度传感器校准装置，其特征在于：加热器(1)与耐高温标定支架(6)的间隙利用耐高温软性材料连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的一种高温加速度传感器校准装置，其特征在于：隔热块(4)预留螺纹孔，通过螺栓和耐高温标定支架(6)、常温标准传感器(5)连接。
5.如权利要求1至3中任一项所述的一种高温加速度传感器校准装置，其特征在于：利用耐高温胶粘接所述隔热块(4)。
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