一种自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置，目的是提高标定精度。本发明专利技术整体呈圆柱状，由外部套筒，装配体，尾部螺栓，旋紧螺栓，2个密封圈和霍普金森压杆组成，装配体由密封圆台内嵌在尾部套筒中组成。外部套筒为分段内径不等的圆筒，左段刻有2个环形凹槽，中间段侧壁挖有圆形通孔，圆形通孔中装配有旋紧螺栓。尾部套筒是由细圆柱和粗圆柱组成的内径不等的圆筒。密封圆台由第一圆台和第一圆柱拼接组成，同轴嵌在尾部套筒中。密封圈分别嵌在2个环形凹槽中。霍普金森压杆从外部套筒插入到外部套筒左段。本发明专利技术既解决了标定过程中传感器难以安装定位和需要标准传感器的问题，又提高了标定精度。

【技术实现步骤摘要】
一种自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置
本专利技术属于一种传感器标定装置，具体涉及一种基于霍普金森压杆能动态标定在液体中工作的自由场压力传感器的动态灵敏度系数标定装置。
技术介绍
近代以来，各国对制海权的争夺越来越激烈，海上战场的地位越来越显著，因此对水中兵器就有了更高的要求。在评估弹药在水中爆炸产生的毁伤效果时，需要准确测定炸药在水中爆炸产生的激波压力的大小，这就需要相应的可以在水中工作的自由场压力传感器。自由场压力传感器专为爆炸冲击测试而研发，其外形呈现为头部具有流线结构的笔杆状，可以用来测量水或空气等自由场环境的冲击波压力值。在使用传感器的过程中，精确结果的获得离不开对传感器的精确标定，标定是指通过实验测量传感器的输入输出信号，进而根据标定原理得到被标定传感器的动态灵敏度系数等参数值。压力传感器的标定可以分为静态标定和动态标定，由于水中爆炸产生的激波在很短的时间内压力会产生较大的变化，因此需要对激波压力传感器进行动态标定。传感器的动态标定需要压力发生结构，选择操作简单，易于实现，且能够产生已知压力信号的发生装置对标定过程有着重要的意义。目前，常见的压力发生装置有激波管和落锤式液压动力脉冲发生器等。激波管是通过测量管内理想气体的速度来推算气体激波压力的大小，但是一些自由场压力传感器难以在管中准确的安装定位，得到的误差较大。落锤式液压动力脉冲发生器采用比较法，利用落锤冲击密闭容器的液体，将标准传感器测得脉冲压力的幅值与待标定传感器输出的电压信号对比，进行标定，这种方法需要与标准传感器进行比较校准，然而标准传感器仍需要使用其他方法来标定，不能从源头上解决问题。国内也有人采用TNT药包进行动态标定，依据Cole总结的经典TNT炸药水下爆炸冲击波压力计算公式来对冲击波压力传感器的动态灵敏度系数进行标定。但由于TNT药包产生的冲击波压力重复性和稳定性较差，这种方法会导致较大误差。分离式霍普金森压杆实验技术可以实现对材料的高应变率加载，通过粘贴在杆上的应变片来记录杆中的应变信号，并根据一维应力波理论求得杆中的应力信号，因此可以作为压力传感器动态标定的信号发生装置。YuZhang1等人提出了一种采用霍普金森压杆动态标定高压传感器的频率响应的方法，该方法先将压力传感器置于较高的静水压力下，再用子弹撞击霍普金森压杆，产生一个小幅值的准δ信号，从而激发被标定的传感器。采集传感器的激励信号，同时采集传感器的输出信号，最后根据校准原理对采集到的数据进行处理，计算出被标定传感器的频率响应。然而上述方法只适合标定壁面压力传感器，像PCB公司生产的138型自由场压力传感器为一个充满硅油的软管内装体积敏感电气石和电路，在标定过程中难以安装定位。如何对在液体中工作的自由场压力传感器的灵敏度系数进行动态标定一直是本领域技术人员极为关注的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对在液体中工作的自由场压力传感器动态标定过程中，标定精度不高且传感器难以准确地安装定位和需要标准传感器的问题，提供一种自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置，易于产生已知的动态压力信号，提高标定精度。本专利技术的技术方案是：本专利技术自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置整体呈圆柱状，由外部套筒，装配体(含尾部套筒和密封圆台)，尾部螺栓，旋紧螺栓，2个密封圈和霍普金森压杆组成。本专利技术外直径为D，D根据霍普金森压杆的直径来定，满足D>d，优选情况下，满足19mm≤D-d≤21mm(d是霍普金森压杆的直径)。本专利技术总长度为L，L>l，且L要求介于被标定传感器的探头长度的两倍至三倍之间，即满足2l<L<3l(l是被标定传感器探头长度)。装配体由密封圆台内嵌在尾部套筒中组成。定义外部套筒装配霍普金森压杆的一端为左侧，安装尾部套筒的一端为右侧。外部套筒，装配体，尾部螺栓由左至右同轴装配，旋紧螺栓装配在外部套筒侧壁，密封圈装配在外部套筒内壁。其中外部套筒和装配体，装配体和尾部螺栓以及旋紧螺栓和外部套筒侧壁之间装配时，在螺纹处缠绕生料带，并通过扳手拧紧。外部套筒材料为45#钢；外部套筒整体形状为分段内径不等的圆筒，外直径＝D。外部套筒按内径不同分为三段，左段内直径d1满足d1＝d，长度L1满足0.25L≤L1≤0.3L，左段11内壁面打磨光滑，内壁面距离左端面l11处刻有第一环形凹槽，l11满足3mm≤l11≤5mm，内壁面距离左端面l12处刻有第二环形凹槽，l12满足10mm≤l12≤12mm，第一环形凹槽和第二环形凹槽的直径为d4，d1+4mm≤d4≤d1+6mm，宽度l1，2mm≤l1≤4mm。中间段内径d2＝d1-4mm，长度L2要求大于被标定传感器探头的长度l，中间段圆柱面侧壁挖有一个圆形通孔，圆形通孔的直径为d5，8mm≤d5≤10mm，长度l3＝1/2(D–d2)，圆形通孔内壁刻有第一螺纹，圆形通孔中装配有旋紧螺栓。右段内直径d3，D-8mm≤d3≤D-6mm，长度L3满足20mm≤L3≤30mm，右段内壁面刻有第二螺纹。d1、d2、d3满足d1≠d2≠d3。尾部套筒的材料为45#钢；尾部套筒由一个圆柱体加工而成，一段为细圆柱，一段为粗圆柱。细圆柱的直径为D1，D1＝d3，长度为L4，L3+10mm≤L4≤L3+15mm，细圆柱外侧刻有第三螺纹，第三螺纹长度为L5，L5＝L3。粗圆柱的直径为D2，满足D2>D1，优选D1+6mm≤D2≤D1+10mm，长度为L6，10mm≤L6≤12mm。粗圆柱的外侧壁沿轴线方向被斜切两刀，以便适于扳手固定在粗圆柱外侧壁以旋紧到外部套筒上。细圆柱内部靠近粗圆柱的一端被挖掉一个与细圆柱同轴的圆柱，在远离粗圆柱的一端挖掉一个圆台，挖掉一个圆柱和一个圆台后，细圆柱变成了一个外侧壁有螺纹的内径不等的圆筒。细圆柱被挖掉的圆台底面(靠近粗圆柱的底面)直径为d6，D1-6mm≤d6≤D1-4mm，顶面(远离粗圆柱的底面)直径＝d2，长度为L7＝2/3L4，细圆柱被切除的圆柱直径＝d6，长度为L8，L8＝1/3L4。粗圆柱内部被切除一个与粗圆柱同轴的圆柱体，粗圆柱被切除的圆柱直径＝d6，长度＝L6。细圆柱和粗圆柱内部切除的圆柱直径均为d6，使得细圆柱和粗圆柱切除圆柱的部分内径相等，内壁相连，细圆柱和粗圆柱在内径相等的内壁处从右向左(即从粗圆柱的右端开始)刻有第四螺纹,第四螺纹长度为L15，L15＝L6+2/3L8。细圆柱外侧壁的第三螺纹缠绕生料带后旋紧到外部套筒的右端。密封圆台的材料为橡胶；密封圆台由第一圆台和第一圆柱拼接组成，第一圆台和第一圆柱的中心挖有一个通孔(可沿从经过OO’轴线的平面将密封圆台切割成两半，以便将被标定传感器的引线夹于通孔中，夹好引线后再将两半拼接在一起)。第一圆台的长度为L9，L9＝L7，与第一圆柱相连的底面直径＝d6，远离第一圆柱的顶面直径＝d2。第一圆柱直径＝d6，长度为L10，L10＝2/3L8。通孔长L11，L11＝L9+L10，直径为d7，d7要求大于等于传感器引线的直径(尽量与传感器引线的直径相等)；密封圆台嵌入到尾部套筒内，第一圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置，其特征在于自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置整体呈圆柱状，由外部套筒(1)，装配体(2’)，尾部螺栓(4)，旋紧螺栓(5)，2个密封圈(6)和霍普金森压杆(7)组成，装配体(2’)由密封圆台(3)内嵌在尾部套筒(2)中组成；/n自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置外直径为D，D根据霍普金森压杆(7)的直径来定，D>d，d是霍普金森压杆的直径；自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置总长度为L，L>l，l是被标定传感器探头长度；/n定义外部套筒(1)装配霍普金森压杆(7)的一端为左侧，安装尾部套筒(2)的一端为右侧；外部套筒(1)，装配体(2’)，尾部螺栓(4)由左至右同轴装配，旋紧螺栓(5)装配在外部套筒(1)侧壁，密封圈(6)装配在外部套筒(1)内壁；/n外部套筒(1)整体形状为分段内径不等的圆筒，外直径＝D；外部套筒(1)按内径不同分为三段，左段(11)内直径为d

【技术特征摘要】
1.一种自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置，其特征在于自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置整体呈圆柱状，由外部套筒(1)，装配体(2’)，尾部螺栓(4)，旋紧螺栓(5)，2个密封圈(6)和霍普金森压杆(7)组成，装配体(2’)由密封圆台(3)内嵌在尾部套筒(2)中组成；
自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置外直径为D，D根据霍普金森压杆(7)的直径来定，D>d，d是霍普金森压杆的直径；自由场压力传感器动态灵敏度系数标定装置总长度为L，L>l，l是被标定传感器探头长度；
定义外部套筒(1)装配霍普金森压杆(7)的一端为左侧，安装尾部套筒(2)的一端为右侧；外部套筒(1)，装配体(2’)，尾部螺栓(4)由左至右同轴装配，旋紧螺栓(5)装配在外部套筒(1)侧壁，密封圈(6)装配在外部套筒(1)内壁；
外部套筒(1)整体形状为分段内径不等的圆筒，外直径＝D；外部套筒(1)按内径不同分为三段，左段(11)内直径为d1，长度为L1，左段(11)内壁面打磨光滑，内壁面距离左端面l11处刻有第一环形凹槽(111)，内壁面距离左端面l12处刻有第二环形凹槽(112)，第一环形凹槽(111)和第二环形凹槽(112)的直径为d4，宽度为l1；中间段(12)内径为d2，长度为L2，中间段(12)圆柱面侧壁挖有一个圆形通孔(121)，圆形通孔(121)的直径为d5，圆形通孔(121)内壁刻有第一螺纹，圆形通孔(121)中装配有旋紧螺栓(5)；右段(13)内直径为d3，长度为L3，右段(13)内壁面刻有第二螺纹；d1、d2、d3满足d1≠d2≠d3；
尾部套筒(2)由一个圆柱体加工而成，一段为细圆柱(21)，一段为粗圆柱(22)；细圆柱(21)的直径为D1，D1＝d3，长度为L4，细圆柱(21)外侧刻有第三螺纹(211)；粗圆柱(22)的直径为D2，D2>D1，长度为L6；细圆柱(21)内部靠近粗圆柱(22)的一端被挖掉一个与细圆柱(21)同轴的圆柱，在远离粗圆柱(22)的一端挖掉一个圆台，挖掉一个圆柱和一个圆台后，细圆柱(21)变成了一个外侧壁有螺纹的内径不等的圆筒；细圆柱(21)被挖掉的圆台底面直径为d6，D1-6mm≤d6≤D1-4mm，顶面直径＝d2，长度为L7＝2/3L4，细圆柱(21)被切除的圆柱直径＝d6，长度为L8，L8＝1/3L4；粗圆柱(22)内部被切除一个与粗圆柱(22)同轴的圆柱体，粗圆柱(22)被切除的圆柱直径＝d6，长度＝L6；细圆柱(21)和粗圆柱(22)切除圆柱的部分内径相等，内壁相连，细圆柱(21)和粗圆柱(22)在内径相等的内壁处从右向左刻有第四螺纹(221)；细圆柱(21)通过第三螺纹(211)旋紧到外部套筒(1)的右端；
密封圆台(3)由第一圆台(31)和第一圆柱(32)拼接组成，第一圆台(31)和第一圆柱(32)的中心挖有一个通孔(311)；第一圆台(31)的长度为L9，L9＝L7，与第一圆柱(32)相连的底面直径＝d6，远离第一圆柱(32)的顶面直径＝d2；第一圆柱(32)直径＝d6，长度为L10；密封圆台(3)嵌入到尾部套筒(2)内，第一圆台(31)同轴嵌在细圆柱(21)被切除圆台部分，第一圆台(31)外侧面与细圆柱(21)被切除圆台部分的内侧面紧贴；第一圆柱(32)嵌在细圆柱(21)和粗圆柱(22)被切除圆柱部分，第一圆柱(32)的外侧面与在细圆柱(21)和粗圆柱(22)被切除圆柱部分的内侧面紧贴；
尾部螺栓(4)为一圆筒，长度为L12，外直径＝d6，内直径d8大于被标定传感器输出电探头的直径；尾部螺栓(4)左端外侧面刻有第五螺纹；尾部螺栓(4)的第五螺纹旋紧到尾部套筒(2)右端，尾部螺栓(4)左端面与密封圆台(3)的第一圆柱体32的右端面重合；
旋紧螺栓(5)由一带有螺纹的圆柱体加一六角形螺帽组成，圆柱体长为l2，直径＝d5；旋紧螺栓(5)旋紧到外部套筒(1)的圆形通孔(121)中；
密封圈(6)为圆环状，内直径d9，d1-1mm≤d9≤d1-0.5mm，外直径＝d4，宽度＝l1；2个密封圈(6)分别嵌在外部套筒(1)内壁的第一环形凹槽(111)和第二环形凹槽(112)中；
霍普金森压杆(7)为圆柱状，直径为d，长度为L...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣，梁文，王硕，聂铮玥，李翔宇，林玉亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43