用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法，标定系统包括离心机、承载模块、监测单元、动力单元、数据采集单元以及数据分析单元；承载模块设置在离心机的一侧吊篮内，通过离心机模拟超重力环境，动力单元包括液压油缸、液压油泵、控制系统和电力系统；实现在超重力环境下传感器轴向压力标定功能，能够反映出传感器在超重力环境下的真实的压力数值及电信号的大小，同时建立一套完整的轴向压力传感器标定试验方法，以反映传感器在超重力环境下的真实的压力数值及电信号的大小，完善超重力环境下承受冲击荷载的传感器的标定技术，为航空航天事业以及超重力离心模拟与实验等重大科技基础设施项目等提供稳定可靠技术支持。可靠技术支持。可靠技术支持。

【技术实现步骤摘要】
用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法


[0001]本专利技术属于高端装备制造领域，具体涉及一种用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法。

技术介绍

[0002]常重力是指物体由于地球的吸引而受到的力，数值大小近似为9.81N/s2，用1g(重力单位)来表示，大于1g的环境称之为超重力。真实的超重力环境常见于太空探索，超音速飞机的研制以及国防事业中；实验室模拟的超重力环境可以增大多相介质体积力与相间相对运动的驱动力，是研究岩土体大尺度演变和灾变、地下环境长历时污染必不可少的实验手段，也是研究材料相分离效应的极端物理条件。围绕超重力离心模拟实验再现岩土体大尺度演变和深地灾变及加速材料相分离的科学目标。
[0003]以上的研究均离不开传感器的布置。传感器作为获取信息的主要途径，也是电子产业的核心元件之一，传感器可以捕捉位移、温度和压力等信息，已经被广泛应用于工业生产、海洋勘探、环境保护、资源调查和智慧医疗等领域。然而，航空航天事业的研究大多需要处于超重力环境下，例如歼击机、神州运载火箭和探月飞行器的测试研究，当传感器处于超重力环境本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，其特征在于，包括离心机、承载模块、监测单元、动力单元、数据采集单元以及数据分析单元(16)，待标定传感器安装在承载模块上，承载模块设置在离心机的一侧吊篮(34)内，通过离心机模拟超重力环境；所述动力单元包括液压油缸(29)、液压油泵(1)、控制系统(2)和电力系统(3)，液压油缸(29)固定设置在承载模块上，用以为待标定传感器提供轴向压力动力来源；所述数据分析单元(16)用以分析待标定传感器的数值；所述承载模块包括从上至下依次设置的顶板(4)、压板(5)和底板(6)，顶板(4)与压板(5)和底板(6)之间贯穿设置有多根拉力钢柱(7)，压板(5)与拉力钢柱(7)之间通过直线滚珠轴承(8)连接；液压油缸(29)的压杆伸出并穿过顶板(4)，通过球头基座(9)固定，底板(6)上设置多个环向围压桶(11)和一个对比底座(30)，环向围压桶(11)内部安装待标定传感器的承载底座(13)，压板(5)的下底面上还设置有多个压头(12)，压头(12)与围压桶(11)上下相对设置，通过压头(12)对围压桶(11)施加压力，压头(12)负责将集中轴向荷载分配到多个待标定传感器上方；所述监测单元包括小轮辐式压力传感器(17)，大轮辐式压力传感器(28)，薄膜式柔性压力传感器(18)，振动加速度传感器(19)，分布式光纤光栅条形传感器(20)，应变片(21)和拉线位移传感器(22)；分布式光纤光栅条形传感器(20)用于测量离心机在运行过程中机器自身振动的频率与峰值；应变片(21)用于监测液压油缸(29)在运行过程中的多根拉力钢柱的应变情况；拉线位移传感器(22)用于监测压板(5)的位移；振动加速度传感器(19)用于监测承载模块在离心机高速运行过程中的振动情况以及离心机转臂的振动情况；大轮辐式压力传感器(28)用于监测液压油缸(29)在运行过程中的总压力；小轮辐式压力传感器(17)用于监测每个环向围压桶(11)上方的压力；薄膜式柔性压力传感器(18)用于监测环向围压桶(11)内部压头(12)作用在承载底座(13)上方的瞬间冲击荷载。2.根据权利要求1所述的用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，其特征在于：所述小轮辐式压力传感器(17)安装在对比底座(30)上方以及压头(12)与压板(5)之间；安装在对比底座(30)上的小轮辐式压力传感器(17)仅承受超重力的作用；压头(12)和压板(5)之间的小轮辐式压力传感器(17)用于监测超重力压力状态下的待标定传感器的真实受力情况；所述大轮辐式压力传感器(28)安装在球头基座(9)与压板(5)之间，用于监测液压油缸的动作推出的力的大小；所述薄膜式柔性压力传感器(18)安装在承载底座(13)上以及对比底座(30)上方的小轮辐式压力传感器(17)上方，安装在承载底座(13)上的薄膜式柔性压力传感器(18)用于监测动态荷载，安装在对比底座(30)上的薄膜式柔性压力传感器(18)仅用于对比分析；所述振动加速度传感器(19)安装在底板(6)的四个侧边的边缘上、吊篮(34)以及离心机转臂(35)的侧面上，用于共同监测振动在不同构件上的情况以此用于评判振动对整个标定过程中的影响；所述分布式光纤光栅条形传感器(20)安装在离心机的的转臂(35)上；所述应变片(21)安装在顶板(4)与压板(5)以及压板(5)与底板(6)之间的拉力钢柱(7)上，并在同一高度上，用于监测运行过程中拉力钢柱(7)上的拉力变化；所述拉线位移传感器(22)安装在顶板(4)与压板(5)之间，用于监测压板(5)的位移变
化。3.根据权利要求1所述的用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，其特征在于：所述顶板(4)采用挤压方式制作，从上至下依次包括第一顶板(401)、第二顶板(402)、第三顶板(403)，第一顶板(401)和第三顶板(403)上设置有相互配合的凹凸结构，第一顶板(401)和第三顶板(403)均采用Q690D高强钢板，第二顶板(402)为采用聚二甲基硅氧烷制作的柔性平面板。4.根据权利要求1所述的用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，其特征在于：所述底板(6)采用挤压方式制作，从上至下依次包括第一底板(601)、第二底板(602)、第三底板(603)，第一底板(601)和第三底板(603)上设置为相互配合的齿状结构，第一底板(601)和第三底板(603)均采用40Gr高强钢板，第二顶板(602)为采用聚二甲基硅氧烷制作的柔性平面板。5.根据权利要求1所述的用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，其特征在于：所述环向围压桶(11)包括筒体(101)和底托板(102)，筒体(101)设置在底托板(102)上，沿筒体(101)的周向竖直设置有加筋挡板(103)，承载底座(13)安装在筒体(101)内。6.根据权利要求5所述的用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，其特征在于：所述筒体(101)的尺寸设计原理如下：设待标定传感器(13)的直径为D1，厚度为H1，筒体(101)内部直径D2，外径为D3，高度为H2；加筋挡板(103)的数量为Q，与筒体(101)贴合的高度为H3，与底托板(102)贴合的长度为H4，加筋挡板(103)的厚度为H5；底托板厚度H6，所进行测试的超重力极限环境的数值为N，进行的压力测试极限大小为P，则有：D2＝k7×
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【专利技术属性】
技术研发人员：付浩然，梁冠文，赵哲辉，邱冰静，夏晨斌，陈龙，张浩宇，万章博，闫子壮，边学成，张毅，雷勇，蒋建群，陈云敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
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