- 上一篇：3D打印技术的研究现状
- 下一篇：气动技术的研究背景和发展现状
用压力传感器测试介质中动应力时，其误差主要由静态误差（非线性、变形潜后等）、动态误差（频响）、安装误差及动力匹配误差组成。前两种误差在理论上及试验技术上均己基木解决。安装误差可通过安装技术的改进来克服。动力匹配误差由于涉及介质中应力波遇传感器后发生反射、环流、卸荷等一系列二维波动现象，致使力学分析非常复杂，现阶段精确的理论解尚难实现。由于检验传感器测试精度，在试验设备上要求造就一个己知介质中某点精确的压力时程曲线的一维压缩波场，这在目前亦较困难。因而，目前使用压力传感器测量介质中动应力时，对于动力匹配误差的估计，进而对传感器合理的型式及波形判读，都带有一定的盲目性。63508
在岩土、混凝土等介质中测量压力，常用的方法是把传感器埋置到介质里，检测出传感器受到的压力，以确定介质的真实压力。由于传感器与周围介质的物理和力学性质不相同，势必改变介质原来的应力场，引起应力集中和应力重分布现象，由此产生的误差通常称“匹配误差”[2.3]。该误差和与其相关的“匹配系数”定义为
式中 为传感器匹配系数； 为传感器匹配误差； 为介质扰动后的实测压力； 为介质扰动前的真实压力； 为传感器与介质相互作用产生的附加压力。
匹配误差可通过近似解析理论和有限元数值计算求出，更主要的是用匹配试验得出，即把传感器埋置在模拟介质中，在压力 作用下检测出输出值，以传感器单体校准时的输出灵敏度为标准去度量该输出值，就可求得 ，利用式(1-2)即可得到β[3]。
工程兵工程学院通过近似解析法及动力有限元分析，试验结合的方法来讨论这一问题。鉴于问题的复杂性，他们仅讨论了峰值压力的动力匹配问题，认为
（1）即使压力传感器具有足够宽的频响及线性，这也并不意着该感器能够不失真地测出自由场的入射波压力，为此，必须研究压力传感器的动力匹配问题；
（2）传感器的膜片上感应的压力（传感器的输出）是介质中压缩波与传感器相互作用的结果。故动力匹配系数与传感器、介质、入射波峰值压力及时间特征量等参数有关。由于测试中，介质及入射波参数均在变化，故匹配系数不是常数。这使测试数据的误差估计及修正十分困难。因此，通过对动力匹配问题的研究，找到具有小而稳定的动力匹配系数的压力传感器是很有必要的；63508
（3）单面压力传感器对模量比、厚径比及介质中压缩波波速等参数十分敏感，在压缩波波速大于100m/s测定介质中压缩波时，其动力匹配系数一般不会大于1.2。因而，单面压力传感器适用于在非饱和介质中测定具有较长升压时间的介质中应力波。
1971年，Carl W S在内华达试验场用镱传感器对大量炸药爆炸时凝灰岩中的应力波进行测量[5]；1997年，美国斯坦福研究所和水道试验站的Gran J K、Moxley R E和Adley M D将镱传感器用于射弹侵彻混凝土过程中侵彻轨迹附近的径向、切向和轴向应力的测量[6]；此后总参工程兵科研三所将镱应力传感器埋入混凝土试块内，在 100霍普金森杆上进行了测试“匹配误差”的冲击试验。试验表明：镱应力传感器在混凝土中的匹配系数的试验值为1.017[7]。扁平式的传感器结构能有效地减小传感器对被测介质应力场的扰动，可广泛应用于弹药爆炸和武器侵彻过程中混凝土或岩石等介质中的冲击应力的测试。
总参工程兵科研三所在国内外研究的基础土，30多年来，对3种场合使用的压力传感器进行了系统的有限元数值计算和解析理论研究，并利用压力试验箱和材料试验机，在混凝土试块、标准砂和黄土等介质中进行了大量的实验研究，认为“最佳压陷位移系数”更加符合传感器与介质相互作用的实际情况，它对匹配误差计算公式的近似性有一定修正作用，压力传感器只有满足刚度匹配和形状匹配，匹配误差才能保较小和较稳定[2-4]。两个条件之间的定量关系与使用场合和误差要求有关，一般要求传感器敏感区等效弹性模量与被测介质变形模量之比不小于60~120倍传感器高度与敏感区直径的比值。近似绝对刚性压力传感器承压面上轴向应力的分布状态，对自由场应力测量是不均匀的，且这种不均匀性随传感器高径比增大而增大，对结构表面压力测量是均匀的，且这种均匀性不受传感器高径比影响，论文网常用压力传感器对介质中应力场沿轴向或径向的扰动范围一般均不会超过传感器外直径长度，并且得到了在各种使用场下，边壳为高弹模材料制成的压力传感器的静匹配误差定量计算公式。