CN112556925A - 火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置及方法，该装置包括腐蚀气室、气体平衡装置、腐蚀气体输送管道、惰性气体输送管道、腐蚀气体压力控制器和惰性气体压力控制器；腐蚀气室上设置有进气口、出气口以及待检压力传感器连接口；气体平衡装置包括气室和设置在气室中的可变形的分割件，分割件将气室分割为相互独立的腐蚀气体腔和惰性气体腔；腐蚀气体输送管道与腐蚀气体腔的腐蚀气体入口连接，惰性气体输送管道与惰性气体腔的惰性气体入口连接。本发明采用腐蚀气体压力控制器和惰性气体压力控制器对腐蚀气体压力和惰性气体压力进行粗调节，再使用气体平衡装置进行更为精确的调节，测试高精度压力传感器的耐高温、耐腐蚀性。

Description

火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置及方法

技术领域

本发明属于火炸药真空安定性试验技术领域，涉及火炸药真空安定性试验用高精度压力传感器耐高温耐腐蚀性能测试，具体为一种火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置及方法。

背景技术

火炸药真空安定性和相容性是火炸药配方设计阶段原材料选型设计时必须获得的安全性能。绝大部分火炸药含有C，N和O元素，分解时产生腐蚀性气体，如CO_X和NO_X，由于安定性和相容性判断标准中临界值较小，如放气量≤2ml时安定性合格，因此需要压力传感器耐腐蚀且精度高。安定性和相容性一般温度为90-120℃，耐热炸药为260℃，但研究炸药的热分解时，试验温度会更高，一般温度大于200℃，对于耐热炸药可超过300℃。在如此高温度下，为了确保量气的准确性，需要保证火炸药分解气体的温度均匀性，即压力传感器的敏感芯片也应处于火炸药的试验温度下，如文献(张同来等，动态真空安定性试验方法研究，含能材料，2009,17(5)：549-553)记载；而不是通过管路引出，使压力传感器处于室温。因此对于火炸药的安定性试验，还需要压力传感器耐受高温。由于目前高精度压力传感器如0.1‰FS-0.2‰FS还没有耐高温耐腐蚀性的数据，一般压力控制器装置中高精度的标准压力传感器均是处于常温和惰性气体介质，无法对高精度压力传感器进行耐高温和耐腐蚀性考核，而能够采用腐蚀性气体作为介质的压力控制器精度较低，无法直接对高精度压力传感器进行耐高温和耐腐蚀性考核。因此，急需一种试验装置来实现气体压力传感器的耐高温和耐腐蚀性考核。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置及方法，能够实现高精度压力传感器的耐高温和耐腐性测试及考核。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，包括腐蚀气室、气体平衡装置、腐蚀气体输送管道、惰性气体输送管道、腐蚀气体压力控制器和惰性气体压力控制器；所述腐蚀气室上设置有进气口、出气口以及待检压力传感器连接口；

所述气体平衡装置包括气室和设置在气室中的可变形的分割件，所述分割件将气室分割为相互独立的腐蚀气体腔和惰性气体腔，所述腐蚀气体腔上设置有腐蚀气体入口，惰性气体腔上设置有惰性气体入口；

所述腐蚀气体输送管道包括第一分支管道和第二分支管道，第一分支管道第二分支管道并联在腐蚀气体压力控制器上；所述第一分支管道末端与所述进气口连接，所述第二分支管道与气体平衡装置上的腐蚀气体入口连接；

所述惰性气体输送管道上设置有惰性气体压力控制器和标准压力传感器连接口，所述惰性气体输送管道末端与气体平衡装置上的惰性气体入口连接，所述标准压力传感器连接口设置在惰性气体压力控制器与惰性气体输送管道末端之间。

具体的，所述腐蚀气室包括仓体和仓体上盖，仓体上盖可拆卸连接在仓体上，仓体上盖仓体之间设置有第一密封圈，所述仓体上盖上设置有进气口、出气口以及待检压力传感器连接口，且进气口、出气口、待检压力传感器连接口处均设置有密封垫片。

更进一步的，所述进气口上设置有进气阀，出气口上设置有抽气阀。

具体的，所述气室包括两端开放的管体和设置在管体两端的密封头，所述密封头上设置有用于与管体外径匹配的凹槽，所述凹槽底部设置有与管体贯通的通孔，两个密封头上的通孔分别形成所述的腐蚀气体入口和惰性气体入口；所述管体与密封头之间设置有第二密封圈。

具体的，所述密封头包括主体件和套筒，所述主体件一端设置有凹槽，所述套筒外径与凹槽内径匹配，所述套筒内径与管体外径匹配；所述管体端部设置有凸缘，凸缘的径向宽度与套筒的厚度相同，所述凸缘与凹槽底面之间设置有所述第二密封圈。

具体的，所述管体由两个透明材质的短管拼接而成，所述短管包括短管本体和设置在短管本体两端的凸缘；所述分割件包括圆环形板件和连接在圆环形板件内圈的圆形薄膜；所述圆环形板件夹持在两个短管的凸缘之间，两个对接的凸缘通过夹持件固定在一起。

更具体的，所述夹持件包括第一端盖和第二端盖，第一端盖和第二端盖上均设置有与短管本体外径匹配的孔，第一端盖的内侧壁和第二端盖的外侧壁上设置有能够相互啮合的螺纹，所述第一端盖与凸缘的接触面处、第二端盖与凸缘的接触面处均设置有第三密封圈。

进一步的，还包括用于放置高温液体的第一液体槽，所述腐蚀气室设置在第一液体槽中。

进一步的，还包括用于放置低温液体的第二液体槽，所述气体平衡装置设置在第二液体槽中。

本发明还公开了火药真空安定性试验用压力传感器性能测试方法，采用本发明的测试装置进行测试，具体包括以下步骤：

步骤1，向测试装置中分别通入腐蚀性气体和惰性气体，设置腐蚀气体压力控制器的压力值和惰性气体压力控制器的压力值相等；

步骤2，观察气体平衡装置中分割件的变形情况，调整腐蚀气体压力控制器，使分割件处于平衡状态；

步骤3，待分割件平衡后，采集待检压力传感器和标准压力传感器的压力数据，计算待检压力传感器与标准压力传感器的压力误差。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用腐蚀气体压力控制器和惰性气体压力控制器对腐蚀气体压力和惰性气体压力进行粗调节；然后使用气体平衡装置进行更为精确的调节，具体为：腐蚀性气体一路通入气体平衡装置的一端，一路通入腐蚀气室中，安装标准压力传感器的惰性气体气路连接气体平衡装置的另一端，通过观察气室中分割件的变形情况来调节腐蚀气体压力器，进而控制腐蚀性气体与惰性气体的平衡，实现高精度测试。

(2)本发明还通过将腐蚀气室设置在高温环境中，以此实现高温下耐腐蚀性能的测试。本发明的装置解决了现有商用仪器设备无法实现高精度压力传感器的耐腐性、耐高温考核的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例记载的测试装置的整体结构示意图。

图2是本发明实施例记载的腐蚀气室的结构示意图。

图3是本发明实施例记载的气体平衡装置的结构示意图。

图中各标号表示为：

1-腐蚀气室，2-气体平衡装置，3-腐蚀气体输送管道，4-惰性气体输送管道，5-腐蚀气体压力控制器，6-惰性气体压力控制器，7-第一液体槽，8-第二液体槽，9-数据采集仪，10-腐蚀气源，11-惰性气源，12-待检压力传感器，13-标准压力传感器；

101-进气口，102-出气口，103-待检压力传感器连接口，104-仓体，105-仓体上盖，106-螺栓，107-第一密封圈，108-密封垫片，109-进气阀，110-抽气阀；

201-气室，202-分割件，203-腐蚀气体腔，204-惰性气体腔，205-腐蚀气体入口，206-惰性气体入口，207-管体，208-密封头，209-凹槽，210-第二密封圈，211-主体件，212-套筒，213-凸缘，214-短管本体，215-圆环形板件，216-圆形薄膜，217-夹持件，218-第一端盖，219-第二端盖，220-第三密封圈；

301-第一分支管道，302-第二分支管道；

401-标准压力传感器连接口。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施方式，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

本发明的一个具体实施例公开了火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，如图1所示，该装置包括腐蚀气室1、气体平衡装置2、腐蚀气体输送管道3、惰性气体输送管道4、腐蚀气体压力控制器5和惰性气体压力控制器6。

其中，腐蚀气室1用于填充腐蚀气体，腐蚀气室1上设置有进气口101、出气口102以及待检压力传感器连接口103，进气口101用于通入腐蚀气体，出气口102用于排出腐蚀气体或者腐蚀气室1内的空气，待检压力传感器连接口103用于安装待检压力传感器12。

气体平衡装置2包括气室201和设置在气室201中的可变形的分割件202，气室201设置有可用于观察内部分隔件变形情况的观察口或者将气室201设置为透明材质。分割件202将气室201分割为相互独立的腐蚀气体腔203和惰性气体腔204，在腐蚀气体腔203上设置有腐蚀气体入口205，惰性气体腔204上设置有惰性气体入口206，分别填充腐蚀气体和惰性气体。

腐蚀气体输送管道3包括第一分支管道301和第二分支管道302，第一分支管道301和第二分支管道302并联在腐蚀气体压力控制器5上，具体的，通过一个三通将第一分支管道301、第二分支管道302以及另一个与腐蚀气源10连接的管道连通，使三个管道中的气体相通；腐蚀气体压力控制器5安装在腐蚀气源附近的官道上。第一分支管道302末端与进气口101连接，第二分支管道303与气体平衡装置2上的腐蚀气体入口205连接。

惰性气体输送管道4上设置有惰性气体压力控制器6和标准压力传感器连接口401，标准压力传感器连接口401用于安装标准压力传感器13。惰性气体输送管道4末端与气体平衡装置2上的惰性气体入口206连接，且标准压力传感器连接口401设置在惰性气体压力控制器6与惰性气体输送管道4末端之间。

本实施例中，气体平衡装置2作用是调整腐蚀气体输送管道3上的腐蚀气体与惰性气体输送管道4上的惰性气体的平衡。腐蚀气体压力控制器5采用低精度的耐腐蚀性的压力控制器，惰性气体压力控制器6采用高精度不耐腐蚀性的压力控制器，通过低精度的腐蚀气体压力控制器5和先设定高精度惰性气体压力控制器6的压力值后，调节低精度的腐蚀气体压力控制器5使其与高精度惰性气体压力控制器6的数值近似，再通过气体平衡装置2来精确调节，具体通过观察气室201中分割件202的变形情况来调节腐蚀气体压力器5，进而控制腐蚀性气体与惰性气体的平衡，实现高精度测试。

在本实施例中，如图2所示，腐蚀气室1包括仓体104和仓体上盖105，仓体上盖105可拆卸连接在仓体104上，具体通过螺栓106连接。仓体上盖105与仓体104之间设置有第一密封圈107，保证仓体104内腔的密封性。仓体上盖105上设置有进气口101、出气口102以及待检压力传感器连接口103。本实施例优选的，待检压力传感器连接口103和标准压力传感器连接口401上均设置有螺纹，待检压力传感器12和标准压力传感器通过螺纹连接的方式安装。

作为本发明的优选方案，为了实现从负压到正压全压力范围内的耐腐蚀性考核，在进气口101上设置有进气阀109，出气口102上设置有抽气阀110。充入腐蚀性气体前可以通过抽气阀110排除腐蚀气室1中的空气，实现从负压到正压全压力范围内的耐腐蚀性考核。具体的，在进气口101和出气口102上均设置有螺纹，进气阀109和抽气阀110通过螺纹连接的方式安装。

在上述实施例的进气口101、出气口102和待检压力传感器连接口103处均设置有密封垫片108，保证仓体104内的密封性。

本实施例的气体平衡装置中的气室201由两端开放的管体207和设置在管体207两端的密封头208组成，如图3所示，在密封头208上设置有用于与管体207外径匹配的凹槽209，凹槽209底部设置有与管体207贯通的通孔，两个密封头208上的通孔分别形成腐蚀气体入口205和腐蚀气体入口206，通孔具体为L型。进一步的，为了保证管体207内的密封性，在管体207与密封头208之间设置有第二密封圈210。

本实施例的密封头208整体为圆柱形结构，密封头208包括主体件211和套筒212，本实施例主体件212为圆柱体结构，主体件211一端设置有凹槽209，凹槽为圆柱形，套筒212外径与凹槽209内径匹配。在凹槽209的内壁上设置有螺纹，套筒212的外壁上也设置有螺纹，两者通过螺纹连接固定。套筒212内径与管体207外径匹配，使得套筒212能够套在管体207上，管体207的端部设置有凸缘213，凸缘213的径向宽度与套筒212的厚度相同，且凸缘213的外径与凹槽209的内径匹配，当套筒212套装在管体207上后，套筒212的外壁与凸缘213的外壁在同一侧面上；并在凸缘213与凹槽209底面之间设置有第二密封圈210。通过旋紧主体件211与套筒212，使得密封头208对管体207的两端进行密封。

作为上述实施例的优选方案，管体207由两个透明材质的短管拼接而成，其中短管由短管本体214和设置在短管本体214两端的凸缘213组成，两个短管本体214的内腔分别形成腐蚀气体腔203和惰性气体腔204。短管本体214具体为玻璃管，方便观察内部分隔件202的变化。分割件202包括圆环形板件215和连接在圆环形板件215内圈的圆形薄膜216，圆形薄膜216具有较大的弹性，能够随两边的气体压力差而自由膨胀和移动。圆环形板件215采用圆形薄膜216边沿包裹，包裹在圆环形板件215上的薄膜同时起到密封作用。圆环形板件215被夹持在两个短管的凸缘213之间，两个对接的凸缘213通过夹持件217固定在一起。本实施例的夹持件可采用能够将两个对接的凸缘213紧密夹持在一起的结构，优选以下实施例记载的夹持件。

本实施例的夹持件217包括第一端盖218和第二端盖219，第一端盖218和第二端盖219上均设置有与短管本体214外径匹配的孔图中未标出，保证第一端盖218和第二端盖219能够在短管本体214上来回移动。第一端盖218和第二端盖219上均设置有圆环形外边，第一端盖218外边的内径与第二端盖219外边的外径匹配，且第一端盖218的内侧壁和第二端盖219的外侧壁上设置有能够相互啮合的螺纹，通过旋紧第一端盖218和第二端盖219来夹紧凸缘213之间的圆环形板体215。另外，在第一端盖219与凸缘214的接触面处、第二端盖219与凸缘213的接触面处均设置有第三密封圈220，保证密封性。

作为本发明测试装置的另一具体实施方案，在上述实施例的基础上，还设置有一个用于放置高温液体的第一液体槽7，腐蚀气室1设置在第一液体槽7中。第一液体槽7中放置高温液体，为试验过程提供高温环境，使待检压力传感器12处于腐蚀气体和高温环境中。本实施例的高温液体优选高温油，温度稳定性好，油温一般为90-300℃，也可根据实际需要进行调整。

为了降低从高温环境中过来的腐蚀气体的温度，避免高温腐蚀气体对气体平衡装置2的影响，在上述实施方案的基础上，还设置有第二液体槽8，第二液体槽8中一般放置水，水温一般为20～40℃。气体平衡装置2设置在第二液体槽8中。而且该水浴使惰性气体处于低温状态下，进而使标准压力传感器13处于低温和惰性环境中。

作为本发明测试装置的另一具体实施方案，在上述实施例的基础上，还设置有数据采集仪9，待检压力传感器12和标准压力传感器13分别通过信号线与数据采集仪连接，用于采集待检压力传感器12和标准压力传感器13的压力值。

作为本发明测试装置的另一具体实施方案，在上述实施例的基础上，还设置有腐蚀气源10和惰性气源11，腐蚀气体输送管道3起始端与腐蚀气源10连接，所述惰性气体输送管道4起始端与惰性气源11连接。

本发明还公开一种火药真空安定性试验用压力传感器性能测试方法，该方法采用上述实施例记载的测试装置进行测试，具体包括以下步骤：

步骤1，按照图1连接好测试装置后，向测试装置中分别通入腐蚀性气体和惰性气体，设置惰性气体压力控制器6的压力值和腐蚀气体压力控制器5的压力值相等；

具体的，首先设置腐蚀气体压力控制器5的压力值，如0.1MPa，再调整惰性气体压力控制器6的压力值与其相等。但由于本发明中的腐蚀气体压力控制器5是精度低，需要再进一步通过气体平衡装置2来微调。

步骤2，观察气体平衡装置2中分割件202的变形情况，若有变形，微调腐蚀气体压力控制器5的压力值，使分割件202处于平衡状态即分割件202压力差尽量小；

步骤3，待分割件202平衡后，读取待检压力传感器12和标准压力传感器13的压力数据，一般读取多组，求取其平均值，然后计算待检压力传感器12与标准压力传感器13的压力误差。

在上述步骤1中，当增加高温环境时，腐蚀气室1处于高温环境中，通过以下方法惰性气体压力控制器6和腐蚀气体压力控制器5的压力值：首先设置腐蚀气体压力控制器5的压力值，如0.1MPa；大致推算腐蚀性气体在高温下的压力，如0.2Mpa；调整惰性气体压力控制器6的压力值0.2Mpa，再进行步骤2。

需要注意的是，由于部分管路为20～40℃的低温环境区，此时惰性气体压力控制器6的压力值设定在小于但接近0.2MPa的某个值比如0.199MPa。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，包括腐蚀气室(1)、气体平衡装置(2)、腐蚀气体输送管道(3)、惰性气体输送管道(4)、腐蚀气体压力控制器(5)和惰性气体压力控制器(6)；

所述腐蚀气室(1)上设置有进气口(101)、出气口(102)以及待检压力传感器连接口(103)；

所述气体平衡装置(2)包括气室(201)和设置在气室(201)中的可变形的分割件(202)，所述分割件(202)将气室(201)分割为相互独立的腐蚀气体腔(203)和惰性气体腔(204)，所述腐蚀气体腔(203)上设置有腐蚀气体入口(205)，惰性气体腔(204)上设置有惰性气体入口(206)；

所述腐蚀气体输送管道(3)包括第一分支管道(301)和第二分支管道(302)，所述第一分支管道(301)和第二分支管道(302)并联在腐蚀气体压力控制器(5)上；所述第一分支管道(301)末端与所述进气口(101)连接，所述第二分支管道(302)与气体平衡装置(2)上的腐蚀气体入口(205)连接；

所述惰性气体输送管道(4)上设置有惰性气体压力控制器(6)和标准压力传感器连接口(401)，所述惰性气体输送管道(4)末端与气体平衡装置(2)上的惰性气体入口(206)连接，所述标准压力传感器连接口(401)设置在惰性气体压力控制器(6)与惰性气体输送管道(4)末端之间。

2.如权利要求1所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，所述腐蚀气室(1)包括仓体(104)和仓体上盖(105)，仓体上盖(105)可拆卸连接在仓体(104)上，仓体上盖(105)与仓体(104)之间设置有第一密封圈(107)，所述仓体上盖(105)上设置有进气口(101)、出气口(102)以及待检压力传感器连接口(103)，且进气口(101)、出气口(102)、待检压力传感器连接口(103)处均设置有密封垫片(108)。

3.如权利要求1或2所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，所述进气口(101)上设置有进气阀(109)，出气口(102)上设置有抽气阀(110)。

4.如权利要求1所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，所述气室(201)包括两端开放的管体(207)和设置在管体(207)两端的密封头(208)，所述密封头(208)上设置有用于与管体(207)外径匹配的凹槽(209)，所述凹槽(209)底部设置有与管体(207)贯通的通孔，两个密封头(208)上的通孔分别形成所述的腐蚀气体入口(205)和惰性气体入口(206)；所述管体(207)与密封头(208)之间设置有第二密封圈(210)。

5.如权利要求4所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，所述密封头(208)包括主体件(211)和套筒(212)，所述主体件(211)一端设置有凹槽(209)，所述套筒(212)外径与凹槽(209)内径匹配，所述套筒(212)内径与管体(207)外径匹配；所述管体(207)端部设置有凸缘(213)，凸缘(213)的径向宽度与套筒(212)的厚度相同，所述凸缘(213)与凹槽(209)底面之间设置有所述第二密封圈(211)。

6.如权利要求4所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，所述管体(207)由两个透明材质的短管拼接而成，所述短管包括短管本体(214)和设置在短管本体(214)两端的凸缘(213)；所述分割件(202)包括圆环形板件(215)和连接在圆环形板件(215)内圈的圆形薄膜(216)；所述圆环形板件(215)夹持在两个短管的凸缘(213)之间，两个对接的凸缘(213)通过夹持件(217)固定在一起。

7.如权利要求6所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，所述夹持件(217)包括第一端盖(218)和第二端盖(219)，第一端盖(218)和第二端盖(219)上均设置有与短管本体(214)外径匹配的孔，第一端盖(218)的内侧壁和第二端盖(219)的外侧壁上设置有能够相互啮合的螺纹，所述第一端盖(218)与凸缘(213)的接触面处、第二端盖(219)与凸缘(213)的接触面处均设置有第三密封圈(220)。

8.如权利要求1所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，还包括用于放置高温液体的第一液体槽(7)，所述腐蚀气室(1)设置在第一液体槽(7)中。

9.如权利要求1所述的火药真空安定性试验用压力传感器性能测试装置，其特征在于，还包括用于放置低温液体的第二液体槽(8)，所述气体平衡装置(2)设置在第二液体槽(8)中。

10.火药真空安定性试验用压力传感器性能测试方法，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述测试装置进行测试，具体包括以下步骤：

步骤1，向测试装置中分别通入腐蚀性气体和惰性气体，设置腐蚀气体压力控制器(5)的压力值和惰性气体压力控制器(6)的压力值相等；

步骤2，观察气体平衡装置(2)中分割件(202)的变形情况，调整腐蚀气体压力控制器(5)，使分割件(202)处于平衡状态；

步骤3，待分割件(202)平衡后，采集待检压力传感器(12)和标准压力传感器(13)的压力数据，计算待检压力传感器(12)与标准压力传感器(13)的压力误差。

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