CN110307932B - 基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法 - Google Patents

基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法，属于计量测试技术领域。本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器，包括气源、气体稳压调压机构、激励源、活塞杆、活塞缸、弹簧、压力室和传感器。本发明还公开基于冲击切换的压力发生方法，通过改变激励源调节活塞杆位置，实现活塞杆与压力室通孔配合切换，进而调节脉冲压力脉宽，脉宽可控性强，波形稳定性高；通过调节稳压调压结构，能够调节产生的脉冲压力幅值，幅值重复性高。本发明结构简单可靠，便于操作和后期维护。本发明通过可控的方式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。所述测试现场包括发动机、炮弹、高速列车测试现场。

Description

基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法
技术领域
本发明属于计量测试技术领域，涉及一种基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法。
背景技术
脉冲压力发生器是脉冲压力动态校准主要的核心设备，提供一定动态幅值的符合脉宽要求的类似半正弦的压力脉冲，产生的脉冲压力可以对动态压力传感器/测试系统的动态灵敏度进行标定。现有的脉冲压力发生器基本都采用自由落锤冲击液压活塞的方式，主要用于高压、超高压动态校准，还存在使用安装操作不便、锤体易老化、压力脉宽控制困难、压力幅值重复性差、锤体与活塞多次碰撞造成压力波形振荡等问题。
发明内容
针对现有脉冲压力动态校准中的不足：(1)、现有脉冲压力在无法覆盖中低压0.1MPa～10MPa的范围；(2)、现有落锤式脉冲压力发生器，锤体重量较大，活塞缸密封要求严格等因素，不便于操作和维护；(3)、现有脉冲压力发生器发生方法利用落锤方式产生，压力脉宽控制困难、压力幅值重复性差、锤体与活塞多次碰撞造成压力波形振荡等问题。本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法要解决的技术问题是：提出一种基于冲击切换原理结构简单、小型的气体脉冲压力发生器，通过可控的方式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。所述测试现场包括发动机、炮弹、高速列车测试现场。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器，主要由气源、气体稳压调压机构、冲击激励源、活塞杆、活塞缸、弹簧、压力室和压力传感器组成。
活塞缸一侧开有与气体稳压调压机构连通的进气口，另一侧分别在中部开有进气口、下部开有排气口，活塞缸中部进气口用于与压力室排气口相连通，活塞缸下部排气口用于与压力室进气口相连通。活塞杆开有通孔。气源与气体稳压调压机构连通。气体稳压调压机构与活塞缸连通，活塞缸底部与活塞杆之间安装有弹簧。活塞缸中部进气口与压力室排气口相连通。活塞缸下部排气口与压力室进气口相连通。活塞缸与气体稳压调压机构连通的进气口和活塞缸下部排气口位置对称。冲击激励源用于提供使活塞杆向下运动的激励力。压力传感器安装在压力室上，用于监测压力室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。
冲击激励源通过手动冲击产生或通过电动冲击产生。
本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器的脉冲压力发生方法，包括如下步骤：
步骤一：当系统静止时，活塞杆由于弹簧支持力作用保持静止，此时活塞杆的通孔与压力室排气口相连通，压力室为大气压力；
步骤二：气源中高压气体通过气体稳压调压机构后，得到稳定的气流，流经活塞缸通向压力室；
步骤三：冲击激励源作用于活塞杆，使活塞杆向下运动，活塞杆的通孔与压力室下部进气口连通，压力室中部排气口被活塞杆截断；即活塞杆向下运动，压力室排气口被活塞杆截断，切断压力室与大气联接，活塞杆的通孔与压力室下部进气口连通，致使压力室压力不断升高。
步骤四：弹簧压缩变形恢复，使活塞杆向上运动，活塞杆的通孔与压力室排气口连通，通向大气；即活塞杆运动到底，弹簧与活塞杆静止，弹簧开始恢复形变，使活塞杆向上运动。当活塞杆上的通孔又与压力室排气口相连通时，压力室内压力下降。
步骤五：压力传感器监测压力室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。
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，由活塞杆和弹簧控制，符合如下公式：
Figure GDA0002698438910000021
式中，m为活塞杆的质量，k为弹簧刚度系数。
脉冲压力信号的幅值ΔP，由气源、气体稳压调压机构、活塞杆与压力室控制，符合如下公式：
Figure GDA0002698438910000022
式中，ρ为气体密度，Q为气体流量，Cd为流通孔流量系数一般取0.6～0.8，A为活塞杆与压力室流通孔截面面积。
通过改变激励源调节活塞杆位置，实现活塞杆与压力室通孔配合切换，进而调节脉冲压力脉宽，脉宽可控性强，波形稳定性高。
通过调节气体稳压调压机构，能够调节产生的脉冲压力幅值，幅值重复性高。
有益效果：
1、本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法，采用活塞杆与压力室通孔配合切换的原理，与落锤式脉冲压力发生器相比，结构简单可靠，便于操作和后期维护。
2、本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法，通过改变激励源调节活塞杆位置，实现活塞杆与压力室通孔配合切换，进而调节脉冲压力脉宽，脉宽可控性强，波形稳定性高；
3、本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器及压力发生方法，通过调节气体稳压调压机构，能够调节产生的脉冲压力幅值，幅值重复性高。
附图说明
图1基于冲击切换的气体脉冲压力发生器结构示意图；
图2产生的脉冲压力信号图。
其中，1—气源、2—气体稳压调压机构、3—冲击激励源、4—活塞杆、5—活塞缸、6—弹簧、7—压力室、8—压力传感器。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
如图1所示本实施例公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器，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以及压力传感器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。
本发明公开的基于冲击切换的气体脉冲压力发生器的脉冲压力发生方法，具体实现步骤如下：
步骤一：当系统静止时，活塞杆4的通孔与压力室7排气口相连通，通向大气，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；
上述操作中，气源1为压缩空气密度ρ＝23.382kg/m3，气体流量Q＝1.759×10-3m3/s，流通孔流量系数为常数，此处取Cd＝0.6。
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上通孔与压力室7进气口连通，压力室7排气口被活塞杆4截断，致使压力室7压力不断升高；
上述操作中，活塞杆4质量m＝0.1kg，活塞杆4与压力室7流通孔截面面积A＝1.26×10-5m2
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上通孔与压力室7进排气口连通，通向大气，压力室7内压力下降；
上述操作中，弹簧6刚度系数k＝7×103N/m。
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，见图2，根据公式(1)和(2)计算能够得到脉冲压力信号，脉冲压力幅值ΔP＝2.02MPa，脉宽τ＝23ms。
冲击激励源3的产生形式分为两种，一种手动产生，如用手工敲击，一种电动产生，如电机控制产生冲击。
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。
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。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

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：
Figure FDA0002698438900000021
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：
Figure FDA0002698438900000022
式中，ρ为气体密度，Q为气体流量，Cd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。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112484914B (zh) * 2020-10-30 2022-04-19 南京理工大学 一种极小量程压力系统准静态气压校准装置及设计方法
CN112816334B (zh) * 2020-12-31 2022-11-11 四川太平洋药业有限责任公司 一种输液袋密封性检测仪器及检测方法
CN114705088B (zh) * 2022-03-22 2023-08-22 上海汉未科技有限公司 一种惯性开关测试装置及测试方法
CN115263586B (zh) * 2022-06-28 2023-04-21 东风商用车有限公司 国六柴油机空气系统pfm流量计信号仿真处理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1339426A2 (ru) * 1986-03-24 1987-09-23 Предприятие П/Я М-5539 Ударна труба дл исследовани динамических характеристик и калибровки датчиков давлени
CN103245458A (zh) * 2013-04-07 2013-08-14 北京机械设备研究所 一种力传感器的半正弦准静态标定装置
CN104614124A (zh) * 2014-11-05 2015-05-13 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种小量级的脉冲力发生装置
CN105547582A (zh) * 2015-12-03 2016-05-04 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种便携式脉冲压力发生器
CN107884119A (zh) * 2017-11-08 2018-04-06 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种中低压气体脉冲压力发生器
CN109236807A (zh) * 2018-09-13 2019-01-18 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 基于液气压力转换的微小动态压力发生器及工作方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7266986B2 (en) * 2003-11-19 2007-09-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Portable system for measuring dynamic pressure in situ and method of employment therefor
US20050131307A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-16 Ruiter Karl A. Compact oscillometric blood pressure simulator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1339426A2 (ru) * 1986-03-24 1987-09-23 Предприятие П/Я М-5539 Ударна труба дл исследовани динамических характеристик и калибровки датчиков давлени
CN103245458A (zh) * 2013-04-07 2013-08-14 北京机械设备研究所 一种力传感器的半正弦准静态标定装置
CN104614124A (zh) * 2014-11-05 2015-05-13 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种小量级的脉冲力发生装置
CN105547582A (zh) * 2015-12-03 2016-05-04 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种便携式脉冲压力发生器
CN107884119A (zh) * 2017-11-08 2018-04-06 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种中低压气体脉冲压力发生器
CN109236807A (zh) * 2018-09-13 2019-01-18 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 基于液气压力转换的微小动态压力发生器及工作方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
动态力校准技术评述;尹肖 等;《计测技术》;20151231;第35卷(第2期);6-18 *
基于激光干涉测量的液体高脉冲压力校准;杨军 等;《爆炸与冲击》;20180531;第38卷(第3期);572-578 *

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