專利名稱：微小脈動壓力發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于動態(tài)壓力校準(zhǔn)技術(shù)，涉及一種微小脈動壓力發(fā)生器。
背景技術(shù)：
微壓傳感器動態(tài)特性一般比更高量程的傳感器差，如同類型的壓阻 式微壓傳感器的頻響(諧振頻率)都要比更高量程的傳感器要低很多，而 國內(nèi)現(xiàn)在對微壓傳感器的動態(tài)校準(zhǔn)還缺乏有效的手段，對用于動態(tài)測試 的微壓傳感器的研制與使用都形成了一個制約因素。而且在航空航天一 些領(lǐng)域，提出要求模擬出負(fù)壓測量環(huán)境(平均壓力低于大氣壓)以及產(chǎn)生 微幅值、高精度的脈動壓力。因此研究出一種微壓脈動的高精度的正弦 壓力校準(zhǔn)裝置是非常有價值和必要的。
動態(tài)壓力系統(tǒng)的動態(tài)特性研究以及測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法研究已有 一定的歷史，美國和前蘇聯(lián)在二十世紀(jì)五十年代開始研究壓力動態(tài)校準(zhǔn) 的理論和方法，提出了動態(tài)測量的計量保障問題，到七十年代后動態(tài)校 準(zhǔn)技術(shù)已引起科技界和工業(yè)部門的重視，產(chǎn)生了很多動態(tài)壓力校準(zhǔn)裝置
及相應(yīng)的動態(tài)壓力校準(zhǔn)方法。國內(nèi)304所相繼研制了激波管、中頻正弦 信號發(fā)生器等校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，重點解決了壓力傳感器的室內(nèi)動態(tài)校準(zhǔn)問題， 但壓力范圍為(0 2) Mpa，幅值不確定度為5%，脈動幅值都比較高， 且不能模擬出負(fù)壓測量的環(huán)境，不能很好的實現(xiàn)對航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣畸變 壓力等微小脈動幅值壓力測量系統(tǒng)的動態(tài)校準(zhǔn)，目前主要通過引進(jìn)國外 高頻壓力傳感器與靜態(tài)校準(zhǔn)來簡單保證，實際上并不能確定該系統(tǒng)的實 際測量精度。國外近幾年在發(fā)動機(jī)動態(tài)壓力校準(zhǔn)專用標(biāo)準(zhǔn)研制方面早已 有一定進(jìn)展，有報道俄羅斯CIAM實驗基地已研制成功可用于現(xiàn)場發(fā)動 機(jī)壓力測量通道過渡特性校準(zhǔn)的y 3 c a專用設(shè)備，可以模擬發(fā)動機(jī)過 渡態(tài)壓力變化的實際情況，對測量系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)，但國內(nèi)還未見到 類似的專用動態(tài)壓力校準(zhǔn)裝置。
航空發(fā)動機(jī)試驗中模擬壓力畸變的裝置有多種，如模擬網(wǎng)、模擬板、 插板擾流器和射流畸變發(fā)生器等，但在國內(nèi)還缺乏對壓力畸變進(jìn)行測試 的壓力傳感器進(jìn)行動態(tài)校準(zhǔn)的方法和裝置。常見的商用活塞式微小脈動壓力校準(zhǔn)器由電機(jī)帶動凸輪，驅(qū)動兩個 活塞在小腔體內(nèi)產(chǎn)生正弦微小脈動壓力并耦合到傳聲器實現(xiàn)傳聲器的 校準(zhǔn)。主要用于工作級傳聲器的校準(zhǔn)。產(chǎn)生的微小脈動壓力大小取決于
凸輪的幾何尺寸，精度較低。其頻率比較單一 (250Hz或者lKHz)，微 小脈動壓力級通常為124dB，不確定度為0.2dB，其頻率范圍不能覆蓋 次聲。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能覆蓋1Hz 500Hz次聲微小脈動壓力發(fā) 生器。本發(fā)明的技術(shù)方案是，微小脈動壓力發(fā)生器包括封閉的腔體、活 塞、振動臺、隔振臺和調(diào)節(jié)彈簧，腔體為正圓柱腔體，腔體的直徑與腔 體的長度相等；活塞置于腔體與振動臺之間并固定在振動臺上；振動臺 的兩端各設(shè)置一個隔振臺，腔體安裝在隔振臺上，并通過調(diào)節(jié)彈簧調(diào)節(jié) 與活塞之間的同軸度。
所述的腔體為正圓柱形，腔體的直徑與長度相等，腔體的側(cè)壁中央 設(shè)有安裝待校準(zhǔn)傳聲器的安裝孔，安裝孔與待校準(zhǔn)傳聲器之間通過0型 圈密封。
所述的活塞為圓形，活塞的運(yùn)動方向與腔體的軸向方向相同。 本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果，
1、 通過合理的設(shè)計腔體和活塞，減小了熱傳導(dǎo)、壓力泄漏、粘滯 等影響因素對獲得微小脈動壓力幅值的影響。
2、 能連續(xù)獲得1Hz 500Hz范圍內(nèi)的微小脈動壓力。
3、 使用調(diào)節(jié)彈簧減小了活塞和腔體之間的摩擦力，減小了獲得微 小脈動壓力的失真。
4、 通過考慮了熱傳導(dǎo)、壓力泄漏、粘滯等影響的理論公式計算獲 得傳感器所感受到的微小脈動壓力，保證了校準(zhǔn)的精確性。
5、 本發(fā)明也能在一定范圍內(nèi)對傳聲器進(jìn)行靈敏度與頻響的校準(zhǔn)。 本發(fā)明通過活塞在密閉的空腔內(nèi)的運(yùn)動獲得模擬的微小脈動壓力，
并把該微小脈動壓力耦合到傳感器的膜片上，使傳感器的微小脈動壓力 靈敏度響應(yīng)能夠直接與膜片感受的微小脈動壓力變化相關(guān)，實現(xiàn)傳感器 微小脈動壓力校準(zhǔn)。
利用振動臺產(chǎn)生低頻振動，帶動活塞在密閉腔體內(nèi)作正弦振動，產(chǎn)生用于傳感器校準(zhǔn)用的正弦變化的微小脈動壓力。將該微小脈動壓力耦 合到傳感器上，利用傳感器的輸出和補(bǔ)償后的理論計算公式計算得到的 所產(chǎn)生的微小脈動壓力值，就可以計算出傳感器的靈敏度。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
微小脈動壓力發(fā)生器包括封閉的腔體l、活塞2、振動臺3、隔振臺
4和調(diào)節(jié)彈簧5，腔體1為正圓柱腔體，腔體1的直徑與腔體1的長度 相等；活塞2置于腔體1與振動臺3之間并固定在振動臺3上；振動臺 3的兩端各設(shè)置一個隔振臺4，腔體1安裝在隔振臺4上，并通過調(diào)節(jié) 彈簧5調(diào)節(jié)與活塞2之間的同軸度。
所述的腔體1為正圓柱形，腔體的直徑與長度相等，腔體的側(cè)壁中 央設(shè)有安裝待校準(zhǔn)傳聲器6的安裝孔，安裝孔與待校準(zhǔn)傳聲器6之間通 過0型圈密封。
所述的活塞2為圓形，活塞的運(yùn)動方向與腔體的軸向方向相同。 振動臺帶動活塞桿在一定容積的密閉腔體中作往復(fù)運(yùn)動，由于活塞 桿的往復(fù)運(yùn)動使得密閉腔體內(nèi)的容積產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致密閉腔體內(nèi)的 壓力產(chǎn)生脈動變化。利用振動臺產(chǎn)生低頻振動，帶動活塞在活塞式校準(zhǔn) 器腔體內(nèi)作正弦運(yùn)動，活塞運(yùn)動在腔體內(nèi)激發(fā)與振動頻率一致的脈動壓 力，活塞的位移通過外差式激光干涉儀進(jìn)行精密測量，然后通過理論公 式可以計算得到產(chǎn)生的壓力值。
活塞固定安裝在振動臺上；腔體安裝在隔振臺上，并通過調(diào)節(jié)彈簧 調(diào)節(jié)與活塞之間的同軸度。計算機(jī)控制振動臺控制器使振動臺帶動活塞 在密閉腔體內(nèi)作正弦振動，產(chǎn)生變化的微小脈動壓力，安裝在腔體軸向 中央的傳聲器通過O型圈密封，防止壓力泄漏。傳聲器感受發(fā)生器產(chǎn)生 的微小脈動壓力并將其轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳給計算機(jī)?；?塞和腔體的相對位移通過外差式激光干涉儀進(jìn)行測量，分辨率可以達(dá)到 入/2，激光干涉信號也通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳給計算機(jī)。計算得到傳聲器 的靈敏度和頻率響應(yīng)曲線。
權(quán)利要求
1、一種動態(tài)壓力校準(zhǔn)裝置的微小脈動壓力發(fā)生器，其特征在于，微小脈動壓力發(fā)生器包括封閉的腔體(1)、活塞(2)、振動臺(3)、隔振臺(4)和調(diào)節(jié)彈簧(5)，腔體(1)為正圓柱腔體，腔體(1)的直徑與腔體(1)的長度相等；活塞(2)置于腔體(1)與振動臺(3)之間并固定在振動臺(3)上；振動臺(3)的兩端各設(shè)置一個隔振臺(4)，腔體(1)安裝在隔振臺(4)上，并通過調(diào)節(jié)彈簧(5)調(diào)節(jié)與活塞(2)之間的同軸度，振動臺(3)通過振動臺控制器(7)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器校準(zhǔn)裝置的微小脈動壓力發(fā)生器， 其特征在于，所述的腔體(1)為正圓柱形，腔體的直徑與長度相等， 腔體的側(cè)壁中央設(shè)有安裝待校準(zhǔn)傳聲器(6)的安裝孔，安裝孔與待校 準(zhǔn)傳聲器(6)之間通過0型圈密封。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器校準(zhǔn)裝置的微小脈動壓力發(fā)生器， 其特征在于，所述的活塞(2)為圓形，活塞的運(yùn)動方向與腔體的軸向 方向相同。
全文摘要
本發(fā)明屬于動態(tài)壓力校準(zhǔn)技術(shù)，涉及一種微小脈動壓力校準(zhǔn)器。微小脈動壓力校準(zhǔn)器包括封閉的腔體、活塞、振動臺、隔振臺和調(diào)節(jié)彈簧，腔體為正圓柱腔體，腔體的直徑與腔體的長度相等；活塞置于腔體與振動臺之間并固定在振動臺上；振動臺的兩端各設(shè)置一個隔振臺，腔體安裝在隔振臺上，并通過調(diào)節(jié)彈簧調(diào)節(jié)與活塞之間的同軸度。本發(fā)明通過活塞在密閉的空腔內(nèi)的運(yùn)動獲得模擬的微小脈動壓力，并把該微小脈動壓力耦合到傳聲器的膜片上，使傳聲器的微小脈動壓力靈敏度響應(yīng)能夠直接與膜片感受的微小脈動壓力變化相關(guān)，而且使微小脈動壓力變化的范圍處于(1～500)Hz，覆蓋次生，實現(xiàn)微小脈動壓力傳聲器校準(zhǔn)。
文檔編號G01L27/00GK101441125SQ20081024098
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者張秉毅, 吾 曾, 程 李, 軍 楊, 王玉芳 申請人:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京長城計量測試技術(shù)研究所