冲击波压力测量系统国内外研究现状

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当前常用的压力测试方法有电测法、等效靶法、生物试验法、光电测试法、存储测试法等[2]。等效应靶法：将标定的靶板安装于实验现场，实验后通过测量靶板的破环程度，即可得到相应的超压和冲量。

生物试验法：选择具有代表性的一类生物，布置于爆炸实验现场，实验后观察生物的毁伤情况即可衡量爆炸毁伤性，该方法虽直观，但无法准确的衡量爆炸的理化指标，且不利于人与自然的和谐发展。

存储测试法：存储测试法可以讲是电测法的一种分支。通过将传感器、电源模块、数据采集模块、信号调理模块、存储模块、控制模块等集成一体构成存储测试系统。通过多模块的集成能够减小系统体积、无需信号传输电缆，便于携带。存储测试系统通过将测试的信号记录到机体上，将机体带离现场后由计算机读取并处理数据。48913

电测法：电测系统一般是由冲击波压力传感器、电荷放大器、信号调理器、数据采集器、数字存储系统等部分组成。电测法能够反映压力随时间变化的全过程，数据实时性强，通过对冲击波压力信号的分析，可以获得冲击波波形、幅值等信息。电测法在冲击波压力测试中应用广泛，本文主要对冲击波压力测试电测法进行研究。

冲击波压力测量系统的校准方法

在不同的使用环境下，被测的压力信号在时域和频域都会有或大或小的区别，从而导致压力传感器的标定方法不能相互通用，难以形成统一成体系的校准设备。国内一些科研院所及高校如中国科学院力学研究所、南理工、北理工、北航、中北大学等也进行了大量动态压力校准技术的实验和研究。

当动态压力校准装置产生的压力波形与时间对应关系无法准确得到时，必须依赖标准传感器测试得到压力输入信号。当今对动态压力校准的要求指标非常广泛，被校压力幅值范围从负压值直到1GPa，脉宽范围从。现有的校准装置难以实现如此宽的校准范围，因而只能依据压力测试系统的实际情况选用合适的校准方法和标定装置。

二战后，美国就开始对压力测量系统标定的理论及应用做出系统的研究。诸如阿帕丁靶场、JPL实验室以及普林斯顿大学均有自己的动态校准装置。美国机械工程师协会制定的ANSI B88.1—1972标准中列举了用于动态压力校准的9种非周期压力源，8种周期压力源，基本上涵盖各国使用的动态校准装置[9]，归纳起来即为：激波管校准法及落锤液压校准法。

自20世纪八十年代开始法国国家计量研究院和法国国家高等技术学校的合作实验室LNE-ENSAM（动态压力校准实验室）建立了一系列的阶跃压力标准装置组成了法国的动态压力国家最高标准体系，包括多套激波管装置和多套快开阀装置[11]。

落锤压力校准法，是由半正弦信号发生器作为压力源，对传感器进行激励，从而获得传感器频响特性的校准方法。其工作原理是由重锤沿竖直导轨自由下落，打击造压油缸中的活塞，活塞随重锤向下挤压造压油缸中的液压油（通常为蓖麻油），当重锤下降到最低位置（即液压油压缩到最小容积）论文网，此时液压油的压力达到最大压力，随后活塞在液压油的弹性作用下反弹，直至落锤脱离活塞。在活塞与重锤的撞击过程中，可检测到造压油缸中会有一个形如半正弦的压力脉冲[9-10]。冲击波信号与半正弦信号波形类似，半正弦信号发生器是使用落锤打击活塞，能够在造压油缸产生一个类似于半正弦的压力脉冲[13]。在造压油缸中产生似半正弦的压力信号。落锤液压装置通过调整活塞、重锤质量、重锤高度，以实现压力脉冲宽度、幅值的调整。目前南京理工大学研制的用于高压传感器的校准的落锤液压标定装置，其能产生似半正弦波形的脉冲信号，造压油缸能够产生10～1000MPa的压力，显然该落锤液压装置不适合低压传感器的标定工作。此外南京理工大学还研制了一套0.1~50MPa的落锤液压校准装置，但作为测量级系统的校准，在校准时确实存在一些问题。该落锤标定装置在实现0.1MPa~1MPa范围的压力激励时，需要用二次锤方案，但是该二次锤无法实现自动接锤，且无导向，而导致锤体在打击精密活塞时可能会出现偏心及多次打击的情况，从而导致产生的压力波形和半正弦波到有极大差异。常用的冲击波压力传感器，如：50PSi、100PSi（0.7MPa）、200PSi，这些量程的传感器，在0.1MPa以内的压力范围无从设点，会影响到标定精度。因此本文将针对校准范围为0.1~10MPa的压力传感器的校准方法进行研究，设计一种采用摆锤式液压校准方法的冲击波压力现场校准装置，使其能够应用于压力传感器0.1~10MPa范围内的准静态校准。