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隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和工程實(shí)踐等領(lǐng)域越來越多地要求進(jìn)行動態(tài)壓力測量,要求深入地了解許多瞬態(tài)過程中壓力的變化規(guī)律。壓力傳感器是壓力測試系統(tǒng)的核心部件,其動態(tài)特性決定著整個系統(tǒng)的動態(tài)性能。本文主要研究壓力傳感器的動態(tài)特性,具體研究內(nèi)容如下:(1)構(gòu)建了正弦壓力動態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺,該實(shí)驗(yàn)平臺由壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頻率調(diào)節(jié)系統(tǒng)、正弦壓力發(fā)生器、信號調(diào)理系統(tǒng)、參考傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。利用LabVIEW設(shè)計了正弦壓力動態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺的應(yīng)用軟件,實(shí)現(xiàn)了對所采集數(shù)據(jù)的讀取、顯示和分析。針對PCB公司113B38系列某壓電式壓力傳感器,通過正弦激勵比對了該傳感器和參考傳感器的特性,并得到了該傳感器在相同壓力不同頻率點(diǎn)處的波形相對失真度。波形相對失真度在0.4Hz時為34.74%,在1kHz時為0.61%。通過重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對正弦壓力動態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺在100Hz~5kHz范圍內(nèi)的5個頻率點(diǎn)的不確定度進(jìn)行了分析。(2)為了研究壓力傳感器的高頻動態(tài)特性,本文在激波管動態(tài)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺上對ENDEVCO公司8530C系列某壓阻式壓力傳感器和PCB公司113B26系列某壓電式壓力傳感器進(jìn)行了動態(tài)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),獲取了傳感器的上升時間、超調(diào)量、動態(tài)靈敏度等動態(tài)性能指標(biāo)。通過重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對這些時間域指標(biāo)的動態(tài)重復(fù)性進(jìn)行了分析,計算的動態(tài)重復(fù)性大為12.22%。運(yùn)用改進(jìn)的小二乘算法分別建立了8510C系列和8530C系列某傳感器的數(shù)學(xué)模型,估計了其工作頻帶、通頻帶等頻率域動態(tài)性能指標(biāo)。通過重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對頻率域動態(tài)指標(biāo)的動態(tài)重復(fù)性進(jìn)行了分析,計算的動態(tài)重復(fù)性大為3.85%。(3)針對瞬態(tài)壓力測試中傳感器動態(tài)特性不足的情況,在研究零極點(diǎn)配置設(shè)計補(bǔ)償濾波器理論的基礎(chǔ)上,對上述8510C和8530C系列的兩支傳感器進(jìn)行了補(bǔ)償。其±2%幅值誤差的工作頻帶由之前的14.85kHz和34.55kHz拓寬到104.1kHz和188.2kHz。通過對壓力傳感器動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)和動態(tài)補(bǔ)償方法的研究,可以較好地了解傳感器低頻、高頻以及較完整的幅頻特性,同時驗(yàn)證了傳感器動態(tài)特性補(bǔ)償方法的有效性。

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