一种异型结构压力传感器及其系统灵敏标定方法

本发明涉及压力传感器的，具体涉及一种异型结构压力传感器及其系统灵敏标定方法。

背景技术：

1、针对复杂多变的爆炸冲击波环境，对冲击波信号的采集获取至关重要。传统的笔杆型压力传感器用于测量冲击波超压时，其轴线必须指向爆心，才可能比较正确地捕获自由场冲击波超压。当地面反射拢动或其他反射扰动达到传感器时，传感器的轴线不可能指向反射拢动的虚拟爆心，测量记录中必定包含有滞止扰动的若干影响。

2、因此，如何能减少冲击波带来的干扰且确保压力传感器具有足够的灵敏度是当前急需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种异型结构压力传感器及其系统灵敏标定方法，以解决现有技术中如何能减少冲击波带来的干扰且确保压力传感器具有足够的灵敏度的技术问题。

2、本发明提供了一种异型结构压力传感器，包括：

3、导流杆模块、敏感区模块、iepe转换模块和信号导出模块；

4、所述敏感区模块包括两组镜像设置的弹性盖帽、晶体、导电铜芯、绝缘块和质量块，其用于将物理信号转换为电荷信号；

5、所述导流杆模块，连接所述敏感区模块，包括流线化设计的导流杆，其用于满足冲击波导流的要求；

6、所述iepe转换模块，连接所述导流杆模块，其用于将所述电荷信号转换为电压信号；

7、所述信号导出模块，连接所述iepe模块，包括线缆、锁紧接口和tnc连接器，其用于采集和传递所述电压信号。

8、可选地，所述敏感区模块设为扁平状的圆形结构。

9、本发明还提供了一种包括前述异型结构压力传感器的系统灵敏标定方法，包括：

10、s1、将所述异型结构压力传感器应用于激波管，用铝膜片将所述激波管分割为高压气室和低压气室；

11、s2、打开连接所述激波管的放气阀，待所述高压气室的气压到达预定值，所述铝膜片被击穿，压力涌入所述低压气室；

12、s3、待所述低压气室的气流到达平稳，分别测得激波在低压气室内到达第一测速点的第一到达时间t1和第二测速点的第二到达时间t2，并计算第一到达时间t1和第二到达时间t2的时间差δt；

13、s4、结合第一观测点和第二观测点的距离l得到所述激波的平均速度v，根据所述平均速度v计算马赫数m；

14、s5、通过采集仪读取低压气室内部被标传感器的电压v，并根据马赫数m、电压v和温湿度计测得的温度t计算超压δp，得到第一超压δp1；

15、s6、通过所述电压v和所述第一超压δp1计算灵敏度kv，并根据所述传感器设计的理论值判断灵敏度kv是否有效，若有效则保留并手动排除噪点，反之则不保留。

16、可选地，还包括：

17、s7、重复步骤s1-s6，记录有效保留次数i，当有效保留次数i＞＞3，则停止重复，并计算三次灵敏度kv的平均值得到系统灵敏度；

18、s8、将所述系统灵敏度代入步骤s6反推出第二超压δp2，并根据第一超压δp1和第二超压δp2计算得到系统动态校准误差

19、可选地，所述系统动态校准误差包括：

20、

21、可选地，所述灵敏度kv的计算公式，包括：

22、kv＝v/δp

23、δp表示所述超压，v表示电压。

24、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

25、1、该传感器可用于测试爆炸场空中自由场超压，导流杆模块独特的导流型设计可减少冲击波来流的干扰，双面压电晶体结构可增强传感器响应特性。

26、2、能够测试含能射流类定向动态扩散冲击波超压场，获取待测超压点处的超压信号，适用性更广。

技术特征：

1.一种异型结构压力传感器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的异型结构压力传感器，其特征在于，包括：

3.包括如权利要求1所述异型结构压力传感器的系统灵敏标定方法，其特征在于，包括：

4.如权利要求3所述的异型结构压力传感器的系统灵敏标定方法，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的异型结构压力传感器的系统灵敏标定方法，其特征在于，所述系统动态校准误差包括：

6.如权利要求3-5任一项所述的异型结构压力传感器的系统灵敏标定方法，其特征在于，所述灵敏度kv的计算公式，包括：

技术总结
本发明提供了一种异型结构压力传感器，包括导流杆模块、敏感区模块、IEPE转换模块和信号导出模块；敏感区模块包括两组镜像设置的弹性盖帽、晶体、导电铜芯、绝缘块和质量块，其用于将物理信号转换为电荷信号；导流杆模块，连接敏感区模块，包括流线化设计的导流杆，其用于满足冲击波导流的要求；IEPE转换模块，连接导流杆模块，其用于将电荷信号转换为电压信号；信号导出模块，连接IEPE模块，包括线缆、锁紧接口和TNC连接器，其用于采集和传递电压信号。该传感器可用于测试爆炸场空中自由场超压，导流型设计可减少冲击波来流的干扰，双面压电晶体结构可增强传感器响应特性。

技术研发人员：刘彦,王超,吕中杰,胡闯,张亚,王军,刘志磊
受保护的技术使用者：北京理工大学重庆创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8