专利名称：基于位移反馈型振动台的次声发生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种次声发生装置，特别是一种可产生标准次声声压信号、用于校准次声传感器的次声发生装置。
背景技术：
次声波广泛存在于自然界和人类生产生活中，如火山喷发、地震、核爆炸、火箭发射、超音速飞机飞行等均会产生次声波。近年来，次声检测在环境保护、军事监察等领域越来越多地引起了人们的重视；此外，由于次声波具有传播距离远、穿透能力强、不易察觉等特点，次声波技术在军事、医学、工业生产等领域的应用也越来越广泛。次声传感器对于次声波的检测和应用至关重要。为正确应用次声传感器，按照计量检定规程的规定，必须在出厂前或使用一段时间后，对次声传感器的灵敏度等各项性能指标进行校准。次声传感器校准系统是发展次声传感器技术的重要保证，它是通过次声发生装置产生标准次声声压信号，用“绝对法”或“相对法”对次声传感器进行校准。次声发生装置是次声传感器校准系统的重要组成部分，其产生的次声声压信号质量将直接决定对次声传感器的校准精度。目前国内外次声发生装置多由电机或振动台直接带动活塞做往复运动产生正弦次声声压，但由于非线性参数的影响，所产生的次声声压波形失真度较大，从而影响次声传感器的校准精度。
发明内容
为克服现有的次声发生装置存在波形失真度大的缺点，本发明提供了一种波形失真度小，保障次声传感器的校准精度的基于位移反馈型振动台的次声发生装置。基于位移反馈型振动台的次声发生装置，包括位移反馈型振动台系统，次声发生腔和测量振动台的振动位移的激光测振仪，激光测振仪获取的振动位移计算获得次声发生腔产生的标准声压值；
位移反馈型振动台系统包括信号发生器、功率放大器、振动台和位移反馈组件；位移反馈组件包括测量振动台的运动部件的位移波形的位移传感器、比较位移波形与信号发生器产生的标准信号的偏差的比较器和对偏差信号进行计算处理的控制器，位移传感器与比较器之间还设有调理位移波形的信号调理电路；位移传感器获取的位移波形经信号调理电路处理后，经比较器与信号发生器产生的标准信号相减得到偏差信号，偏差信号经控制器计算处理后，输入功率放大器，驱动振动台进行纠偏运动，从而实现振动台输出位移精确跟踪低失真的信号源波形，降低了振动台输出位移波形的失真度，进而降低次声发生装置输出声压信号的失真度。振动台设有允许激光测振仪的测量光通过的光通道和将测量光反射回激光测振仪的反射体，测量光从振动台的尾部入射，反射体固定在振动台的运动部件背面；
次声发生腔为密闭腔体，次声发生腔内设有与腔体适配的活塞，活塞与振动台的运动部件的正面固定连接，被校准次声传感器安装在次声发生腔的腔体内。次声发生装置的基本原理是在尺寸远小于媒质中声波波长的密闭腔中(尺寸最大是波长的1/20)，通过活塞的运动，在密闭腔中激励出压力波，根据绝热气体定律，次声发生腔产生声场声压可表示为
权利要求
1.基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于包括位移反馈型振动台系统，次声发生腔和测量振动台的振动位移的激光测振仪，激光测振仪获取的振动位移计算获得次声发生腔产生的标准声压值P ^7p，夕为声压，r为空气比热比，A7为静压，i/为活塞的直径，Z为活塞运动的4fO位移，V0为活塞平衡位置时的密闭腔的体积；位移反馈型振动台系统包括信号发生器、功率放大器和振动台和位移反馈组件；位移反馈组件包括测量振动台的运动部件的位移波形的位移传感器、比较位移波形与信号发生器产生的标准信号的偏差的比较器和对偏差信号进行计算处理的控制器，位移传感器与比较器之间设有调理位移波形的信号调理电路；振动台的运动部件受控于控制器，控制器与振动台之间设有放大控制器输出的控制信号的功率放大器；振动台设有允许激光测振仪的测量光通过的光通道和将测量光反射回激光测振仪的反射体，测量光从振动台的尾部入射，反射体固定在振动台的运动部件背面；次声发生腔为密闭腔体，次声发生腔内设有与腔体适配的活塞，活塞与振动台的运动部件的正面固定连接，被校准次声传感器安装在次声发生腔的腔体内。
2.如权利要求1所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于激光测振仪获取振动位移计算得到的标准声压值作为被校准次声传感器的校准基准；或者所述的次声发生腔内还设有标准次声传感器，标准次声传感器的输出作为被校准次声传感器的校准基准。
3.如权利要求1所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于所述的次声发生腔包括腔体、与腔体适配的活塞、活塞端密封装置、传感器安装密封盖和托持腔体的支座。
4.如权利要求3所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于所述的传感器安装密封盖上开设有容纳被校准次声传感器的第一容纳孔，第一容纳孔与被校准次声传感器之间设有第一传感器密封套筒。
5.如权利要求4所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于当腔体内还设有标准次声传感器时，传感器安装密封盖上还开设有容纳标准次声传感器的第二容纳孔，第二容纳孔与标准次声传感器之间设有第二传感器密封套筒。
6.如权利要求3所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于活塞端密封装置包括一体化密封膜和将一体化密封膜固定在次声发生腔上的环形密封件，环形密封件包括通过螺钉固定在次声发生腔上的固定件和将一体化密封膜压紧于固定件上的环形压板；一体化密封膜包括与环形密封件固接的外圈、与活塞固接的内圈和连接外圈和内圈的橡胶膜，固定件设有与外圈适配的第一安装槽，活塞上设有与内圈适配的第二安装槽。
7.如权利要求3所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于活塞端密封装置仅包括紧密地安装在腔体上的活塞套，活塞与活塞套仅靠配合间隙实现密封。
8.如权利要求1-7之一所述的基于位移反馈型振动台的次声发生装置，其特征在于 所述的次声发生装置还包括安装激光测振仪的激光测振仪底座，安装振动台的振动台底座，安装次声发生腔的腔体安装底板，和放置测量仪器及其他工具的工作台面，腔体安装底板和工作台面均安装在气腔底座上；激光测振仪底部设有可调支脚，激光测振仪和可调支脚放置激光测振仪底座上，激光测振仪底座通过减震器放置在地基上，振动台底座和气腔底座通过可调垫铁安装于地基上。
全文摘要
基于位移反馈型振动台的次声发生装置，包括位移反馈型振动台系统，次声发生腔和激光测振仪；振动台采用位移反馈方式，驱动活塞在密闭次声发生腔腔体内做低位移失真的正弦振动，产生标准次声声压信号；激光测振仪通过贯穿振动台的光通道射入激光束，测量振动台运动部件的位移，计算得到次声发生腔产生的标准声压值；次声发生腔活塞与腔体可采用完全密封或间隙密封两种形式；被校次声传感器和标准次声传感器安装在次声发生腔内，通过检测被校传感器输出，计算即可实现对次声传感器的“绝对校准”或“相对校准”。本发明具有所用技术成熟，可行性强，便于实现，校准精度高的优点。
文档编号G01H9/00GK102538944SQ201210007148
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者何闻, 何龙标, 周远来, 王春宇, 贾叔仕 申请人:中国计量科学研究院, 浙江大学