压力传感器动态校准的目的是：一是为了获得传感器的动态响应特性，即时域特性和频响特性；二是为了获取传感器的工作特征，即传感器灵敏度、重复性等指标[7]。动态校准的实施方法操作等尽管多种多样，但其动态校准都具有一个特性，即采用动态信号作为激励信号对传感器进行校准[7]。

 1.2 国内外研究现状

1) 冲击波压力测量现状

2) 冲击波压力测量系统的校准方法

1.3 本文主要研究内容

本文主要的研究内容为冲击波压力测量系统的校准问题，冲击波压力传感器系统常用的是ICP型压力传感器，由于其零频及低频特性不佳，不宜使用静态校准，先采取准静态校准装置对这一类系统进行校准工作。对半正弦信号脉冲进行了频谱分析，确定了造压油缸及摆锤设计指标。根据半正弦脉冲准静态校准的原理，设计一套摆锤液压准静态校准装置。现根据本装置的设计要求，对章节做以下安排。

第一章：介绍本课题的研究背景和意义，对冲击波压力测试现状及压电式压力传感器的校准方法做了论述，介绍了本课题相关的国内外发展现状，重点介绍了落锤液压校准装置。

第二章：对ICP型压力传感器的传递特性和半正弦压力信号的频谱特性以及进行了理论分析；介绍和分析准静态校准方法相关的理论；探讨了压电式压力传感器的特性。

第三章：研究了摆锤式冲击波压力现场校准装置所产生的半正弦压力峰值和脉宽与摆锤结构参数之间的关系，为后续校准装置的结构设计提供理论基础。设计了摆锤式冲击波压力现场校准装置结构，并分别讨论了在野外现场有供电和无供电的情况下校准装置各项基本功能实现的具体方案。 

第四章：根据上述确定的结构方案，分别对校准装置的主要零部件进行了设计校核计算，主要包括蜗轮蜗杆的设计计算，确定蜗轮蜗杆的传动参数，进行了蜗杆轴的设计校核、蜗轮轴的设计校核以及摆杆轴的设计校核。

 2 冲击波压力传感系统准静态校准方法

2.1 冲击波测试系统的工作特性分析

压电式压力传感器的工作原理是利用压电敏感材料的压电效应实现能量的转换，当压电敏感材料受到压力作用时，其表面会有电荷产生，完成机械能到电能的转换[15]。通过转换元件，将压电敏感元件的输出转化为标准输出，下面对压电式压力传感器进行工作特性分析。

图2.1为压电式压力传感器的原理图：

图2.1压电式压力传感器原理图

图2.1中， 为压电元件的输出电荷，U0为输出电压， 为压电传感器的绝缘电阻， 为前置放大器的输入电阻， 为传感器等效电容， 为电缆的电容， 为前置放大器的输入电容， 为放大器的开环增益。