专利名称：正负压力信号发生装置的制作方法
技术领域：
本发明为一种正负压力信号发生装置，可产生正脉冲压力信号和负阶跃压力信号。其利用高压容腔内的液体爆膜后压力迅速降到零的特点来产生负阶跃压力信号；利用活塞冲击密闭容腔内的液体来产生正脉冲压力信号。该装置产生的正负压力信号可用于传感器的动态校准。属于信号发生装置。
背景技术：
火药爆炸时产生的冲击波使周围介质的压力、温度和密度快速阶跃升高，因此需要准确测量火药燃气所产生的压力以衡量其破坏力的大小。由于火药燃气压力变化时间极短，在几十到几百微秒，压力范围也较宽，在几十兆帕。为了实现压力信号的快速响应和不失真复现，不仅需使用响应时间足够的传感器和二次仪表，而且还要进行从原始测量结果转到最终测量结果的复杂运算，即信号恢复。为了信号恢复的可能，必须事先知道所用的测量仪器的动态响应特性。在实验室中产生压力脉冲信号，并通过被校传感器与标准传感器的比较，实现被校传感器的标定是目前比较常用的方法。 目前，用于压力传感器动态特性标定较多的是激波管和预应力快卸阀。激波管虽然产生的信号带宽较宽，但是压力幅度较低；预应力快卸阀产生的信号幅度过高，在低幅度下带宽又窄；并且二者普遍投资高、占用空间体积大和操作危险等缺点。

发明内容
本发明提供一种正负压力信号发生装置，其目的是利用该装置产生用于压力传感器动态校准的正脉冲压力信号和负阶跃压力信号，可通过比较法实现压力传感器的动态校准。该压力信号发生装置不仅能产生下降时间低于20ii s、幅度可达40Mpa的负阶跃压力信号，而且能产生脉宽3 12ms、幅度达70Mpa的正脉冲压力信号，而且具有体积小、造价低、操作简便等特点。 —种正负压力信号发生装置，其特征在于 具体由台架、注油排气附件、加压装置、信号发生互换件、液压腔体组成； 所述的液压腔体用来存储并产生具有一定压力的液压油。它包括储油的液压腔、
信号互换件安装接口 、加压装置安装接口 、注油排气附件安装接口 、标准传感器安装接口和
被校传感器安装接口。 所述的台架用来安装液压腔体及固定工作台。它包括平衡支架、收油盒、收油盘和安装固定架。其中安装固定架顶部通过螺栓来固定液压腔体，下部通过螺栓将整个台架固定到特定的工作台上；收油盘焊接在安装固定架的中部，用来收集从液压腔体泄漏的油；收油盒焊接在收油盘上，用来存储收油盘收集的液压油；平衡支架为一可调螺栓，安装在收油盘的前部，以可调螺栓的高度来支撑收油盘。 所述的注油排气附件，用来向液压腔体内注入液压油并在加压时排除液压腔体内的气体。它包括油口堵盖、球阀和螺堵。油口堵盖中空，内径与液压腔体的出油口对齐，通过螺栓固定到液压腔体的注油排气附件安装接口上；球阀在油口堵盖内部，液压腔体内的气体可通过球阀泻出，取出球阀后液压腔体内的油也可由此口灌入；油口堵盖顶部通过螺堵进行密封，防止工作时液压油由此漏出。 所述的加压装置用来压縮液压腔内的液体以产生所需的压力。它包括盖板、挡板、螺母、加压活塞和手柄。盖板用来安装固定加压活塞，它与加压活塞之间采用螺纹连接；挡板用来安装固定盖板，它通过螺栓将盖板固定到液压腔体的加压装置安装接口上；螺母套在加压活塞与挡板的连接处用来密封；手柄装配在加压活塞上，通过旋转手柄，实现加压活塞的前进或后退。 所述的信号发生互换件，包括负阶跃压力信号发生互换件4和正脉冲压力信号发生互换件；所述负阶跃压力信号发生互换件用来激励液压腔内的液体以产生负阶跃压力信号。它包括撞针、撞针挡板、负压堵盖、弹簧和膜片。负压堵盖用来安装固定膜片，并为撞针提供安装位置，它通过螺纹固定到液压腔体的信号互换件安装接口上；膜片安装在负压堵盖与液压腔体之间；撞针通过撞针挡板固定到负压堵盖上，并在撞针挡板与负压堵盖之间形成弹簧腔，用来安装弹簧，以实现撞针的自动复位。 所述正脉冲压力信号发生互换件用来冲击液压腔内的液体以产生正脉冲压力信号。它包括盖帽、顶杆、顶杆挡板、正压堵盖和定位套。盖帽安装在顶杆的末端，选择不同的盖帽可产生不同范围的正脉冲压力信号；正压堵盖为顶杆提供安装位置，它通过螺纹固定到液压腔体的信号互换件安装接口上；顶杆通过顶杆挡板固定到正压堵盖上；在顶杆挡板与正压堵盖之间形成的空腔中安装定位套，以实现顶杆的运动定位；其中，正压堵盖与负压堵盖为互换件；顶杆挡板与撞针挡板为互换件。 本发明为一种正负压力信号发生装置，具有如下优点及功效
1.本装置结构紧凑、模块化设计、便于操作和维修 2.本装置通过安装不同的信号发生互换件，可产生正脉冲和负阶跃压力信号；
3.负阶跃压力信号的发生采用爆膜方式，可实现自动爆膜和撞针辅助爆膜；通过选择不同的膜片可产生不同范围的压力信号； 4.正脉冲压力信号的发生采用顶杆冲击液压腔内的液压油体实现，通过在顶杆的末端安装不同的盖冒来限制顶杆的行程，从而实现脉冲幅度控制； 5.被校传感器同压力信号发生装置之间通过转接头转接，可以标定不同安装尺寸的被校传感器；


图1本发明中装置的原理图 图2本发明中装置的正视图 图3本发明中装置的俯视图 图4本发明装置的正脉冲压力信号发生互换件 图中具体标号如下 A、被校传感器 B、标准传感器 1、台架 11、平衡支架 12、收油盒 13、收油盘 14、安装固定架
2、注油排气附件 21、油口堵盖 22、球阀 3、加压装置 31、盖板 32、挡板 4、负阶跃压力信号发生互换件 41、撞针 42、撞针挡板 5、正脉冲压力信号发生互换件 51、盖帽 52、顶杆 6、液压腔体
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步的说明。 正负压力信号发生装置的原理图如图1、图2所示主要由手柄36、液压腔体6、标准传感器B和被校传感器A安装位置、顶杆或撞针及膜片45组成。 其中顶杆用来产生正脉冲压力信号；撞针及膜片用来产生负阶跃压力信号，它们被称为信号发生互换件，可根据要产生的信号安装相应的互换件。
其中负阶跃压力信号发生的原理如下液压腔内注满液压油并排气密封后，顺时
针摇动加压手柄，加压活塞向前推进压縮液压油，液压腔内压力升高，同时液压油受压收
縮，压力达到一定程度，膜片自然爆破，液压腔内液压油快速膨胀泄漏卸压，产生负阶跃压
力信号。通过调节膜片的厚度可以改变负阶跃压力信号的幅值。负阶跃压力信号发生互换
件上备有撞针，也可通过铜锤敲击撞针，由撞针击破膜片，产生负阶跃压力信号。 正脉冲压力信号发生的原理如下用正脉冲压力信号发生互换件替换负阶跃压力
信号发生互换件，液压腔内注满液压油并排气密封后，用铜锤敲击顶杆，顶杆在冲击下获得
一部分动能，向前移动压縮液压油，动能转化为液压势能，液压腔压力提高，活塞动能为零
时，压力达到脉冲峰值，在液压压力作用下活塞退回原位，液压腔压力恢复原来的初始值。
整个过程输出一个完整的脉冲信号。
本发明的一种正负压力信号发生装置，具体由台架1、注油排气附件2、加压装置3、负阶跃压力信号发生互换件4、正脉冲压力信号发生互换件5、液压腔体6组成。
所述的液压腔体6用来存储并产生具有一定压力的液压油。它包括储油的液压腔、信号互换件安装接口 、加压装置安装接口 、注油排气附件安装接口 、参考传感器安装接口和被校传感器安装接口。 所述的台架1用来安装液压腔体6及固定工作台。它包括平衡支架11、收油盒12、收油盘13和安装固定架14。其中安装固定架14顶部可通过螺栓来固定液压腔体6，下部可通过螺栓将整个台架固定到特定的工作台上；收油盘13焊接在安装固定架14的中部，用来收集从液压腔体6泄漏的油；收油盒12焊接在收油盘13上，用来存储收油盘13收集的液压油；平衡支架11为一可调螺栓，安装在收油盘13的前部，以可调螺栓的高度来支撑收油盘13。 所述的注油排气附件2用来向液压腔内注入液压油并在加压时排除液压腔内的气体。它包括油口堵盖21、球阀22和螺堵23。油口堵盖21中空，内径与液压腔体的出油
23、螺堵
33、螺母 34、加压活塞 35、手柄
43、堵盖 44、弹簧 45、膜片
53、顶杆挡板54、堵盖 55、定位套口对齐，通过螺栓固定到液压腔体6的注油排气附件安装接口上；球阀22在油口堵盖21内部，液压腔内的气体可通过球阀泻出，取出球阀后液压腔内的油也可由此口灌入；油口堵盖21顶部通过螺堵23进行密封，防止工作时液压油由此漏出。； 所述的加压装置3用来压縮液压腔内的液体以产生所需的压力。它包括盖板31、挡板32、螺母33、加压活塞34和手柄35。盖板31用来安装固定加压活塞34，它与加压活塞34之间采用螺纹连接；挡板32用来安装固定盖板31，它通过螺栓将盖板31固定到液压腔体6的加压装置安装接口上；螺母33套在加压活塞与挡板的连接处用来密封；手柄35装配在加压活塞上34，通过旋转手柄35，实现加压活塞34的前进或后退。
所述负阶跃压力信号发生互换件4用来激励液压腔内的液体以产生负阶跃压力信号。它包括撞针41、撞针挡板42、负压堵盖43、弹簧44和膜片45。负压堵盖43用来安装固定膜片45，并为撞针41提供安装位置，它通过螺纹固定到液压腔体6的信号互换件安装接口上；膜片45安装在负压堵盖43与液压腔体6之间；撞针41通过撞针挡板42固定到负压堵盖43上，并在撞针挡板42与负压堵盖43之间形成弹簧腔，用来安装弹簧44，以实现撞针的自动复位。 所述正脉冲压力信号发生互换件5用来冲击液压腔内的液体以产生正脉冲压力信号。它包括盖帽51、顶杆52、顶杆挡板53、正压堵盖54和定位套55。盖帽51安装在顶杆52的末端，选择不同的盖帽51可产生不同范围的正脉冲压力信号；正压堵盖54为顶杆52提供安装位置，它通过螺纹固定到液压腔体6的信号互换件安装接口上；顶杆52通过顶杆挡板53固定到正压堵盖54上；在顶杆挡板53与正压堵盖54之间形成的空腔中安装定位套55，以实现顶杆52的运动定位；其中，正压堵盖54与负压堵盖43为互换件；顶杆挡板53与撞针挡板43为互换件。 本发明装置可实现两种运动过程负阶跃信压力号发生过程和正脉冲压力信号发生过程。 负阶跃压力信号的发生过程可分为以下几个阶段 设置阶段安装负阶跃压力信号发生互换件，根据所要产生的压力选择合适的膜片并进行安装；旋转手柄移动加压活塞至最左端位置，以使液压腔有最大空间；取下注油排气附件上部的螺堵和内部球阀，向液压腔内注入液压油。 加压阶段旋转手柄，移动加压活塞挤压液压腔内的液压油，排空液压腔内的气体后，放入球阀，并拧紧注油排气附件顶部的螺堵进行密封；继续旋转手柄，挤压液压腔内的液压油，并观察标准传感器的输出，直到达到所需要的压力。 负阶跃压力信号发生阶段负阶跃压力信号发生有两种方法。 一种方法是继续旋转手柄向前推进加压活塞压縮液压油，液压腔内压力升高，同时液压油受压收縮，压力达到一定程度，膜片自然爆破，液压腔内液压油快速膨胀泄漏卸压，产生负阶跃压力信号；另一种方法是通过铜锤敲击撞针，由撞针击破膜片，产生负阶跃压力信号。
清理阶段做完实验后，旋转手柄推进加压活塞使液压腔的容积达最小；退出负阶跃压力信号发生互换件，取出爆碎的膜片残渣；清理收油盘和收油盒内的液压油。
正脉冲压力信号的发生过程可分为以下几个阶段 设置阶段安装正脉冲压力信号发生互换件，根据要产生信号的幅值，选择不同幅值的正脉冲压力信号发生盖帽(盖帽的幅度范围已经标出)，安装到正脉冲压力信号发生
6互换件的撞针上。旋转手柄移动加压活塞至最左端位置，以使液压腔有最大空间；取下注油排气附件上部的螺堵和内部球阀，向液压腔内注入液压油；然后旋转手柄，移动加压活塞挤压液压腔内的液压油，排空液压腔内的气体后，放入球阀，并拧紧注油排气附件顶部的螺堵进行密封。 正脉冲压力信号发生阶段用铜锤敲击顶杆，顶杆在冲击下获得一部分动能，向前移东压縮液压油，动能转化为液压势能，液压腔内压力提高，活塞动能为零时，压力达到脉冲峰值，在液压压力作用下顶杆退回原位，液压腔内压力恢复原来的初始值。整个过程输出一个完整的正脉冲压力信号。 清理阶段做完实验后，旋转手柄推进加压活塞使液压腔的容积达最小；清理收油盘和收油盒内的液压油。
权利要求
一种正负压力信号发生装置，其特征在于该装置具体由台架(1)、注油排气附件(2)、加压装置(3)、信号发生互换件、液压腔体(6)组成；所述的液压腔体(6)用来存储并产生具有一定压力的液压油，它包括储油的液压腔、信号互换件安装接口、加压装置安装接口、注油排气附件安装接口、标准传感器安装接口和被校传感器安装接口；所述的台架(1)用来安装液压腔体(6)及固定工作台；它包括平衡支架(11)、收油盒(12)、收油盘(13)和安装固定架(14)；其中安装固定架(14)顶部通过螺栓来固定液压腔体(6)，下部通过螺栓将整个台架固定到特定的工作台上；收油盘(13)焊接在安装固定架(14)的中部，用来收集从液压腔体(6)泄漏的油；收油盒(12)焊接在收油盘(13)上，用来存储收油盘(13)收集的液压油；平衡支架(11)安装在收油盘(13)的前部；所述的注油排气附件(2)，用来向液压腔体内注入液压油并在加压时排除液压腔体内的气体；它包括油口堵盖(21)、球阀(22)和螺堵(23)；油口堵盖(21)中空，内径与液压腔体的出油口对齐，通过螺栓固定到液压腔体(6)的注油排气附件安装接口上；球阀(22)在油口堵盖(21)内部，液压腔体内的气体可通过球阀泻出，取出球阀后液压腔体内的油也可由此口灌入；油口堵盖(21)顶部通过螺堵(23)进行密封；所述的加压装置(3)用来压缩液压腔内的液体以产生所需的压力；它包括盖板(31)、挡板(32)、螺母(33)、加压活塞(34)和手柄(35)；盖板(31)用来安装固定加压活塞(34)，它与加压活塞(34)之间采用螺纹连接；挡板(32)用来安装固定盖板(31)，它通过螺栓将盖板(31)固定到液压腔体(6)的加压装置安装接口上；螺母(33)套在加压活塞与挡板的连接处用来密封；手柄(35)装配在加压活塞上(34)，通过旋转手柄(35)，实现加压活塞(34)的前进或后退；所述的信号发生互换件，包括负阶跃压力信号发生互换件(4)和正脉冲压力信号发生互换件(5)；负阶跃压力信号发生互换件(4)用来激励液压腔内的液体以产生负阶跃压力信号，正脉冲压力信号发生互换件(5)用来冲击液压腔内的液体以产生正脉冲压力信号。
2. 根据权利要求1所述的一种正负压力信号发生装置，其特征在于所述的平衡支架(11)为一可调螺栓。
3. 根据权利要求1所述的一种正负压力信号发生装置，其特征在于所述的负阶跃压力信号发生互换件(4)，包括撞针(41)、撞针挡板(42)、负压堵盖(43)、弹簧(44)和膜片(45);负压堵盖(43)用来安装固定膜片(45)，并为撞针(41)提供安装位置，它通过螺纹固定到液压腔体(6)的信号互换件安装接口上；膜片(45)安装在负压堵盖(43)与液压腔体(6)之间；撞针(41)通过撞针挡板(42)固定到负压堵盖(43)上，并在撞针挡板(42)与负压堵盖(43)之间形成弹簧腔，用来安装弹簧(44)，以实现撞针的自动复位。
4. 根据权利要求1所述的一种正负压力信号发生装置，其特征在于所述正脉冲压力信号发生互换件(5)，包括盖帽(51)、顶杆(52)、顶杆挡板(53)、正压堵盖(54)和定位套(55);盖帽(51)安装在顶杆(52)的末端，选择不同的盖帽(51)可产生不同范围的正脉冲压力信号；正压堵盖(54)为顶杆(52)提供安装位置，它通过螺纹固定到液压腔体(6)的信号互换件安装接口上；顶杆(52)通过顶杆挡板(53)固定到正压堵盖(54)上；在顶杆挡板(53)与正压堵盖(54)之间形成的空腔中安装定位套(55)，以实现顶杆(52)的运动定位。
全文摘要
本发明涉及一种正负压力信号发生装置，该装置具体由台架、注油排气附件、加压装置、信号发生互换件、液压腔体组成；所述的液压腔体用来存储并产生具有一定压力的液压油，所述的台架用来安装液压腔体及固定工作台；它包括平衡支架、收油盒、收油盘和安装固定架；所述的注油排气附件，用来向液压腔体内注入液压油并在加压时排除液压腔体内的气体；它包括油口堵盖、球阀和螺堵；所述的加压装置用来压缩液压腔内的液体以产生所需的压力；它包括盖板、挡板、螺母、加压活塞和手柄；所述的信号发生互换件，包括负阶跃压力信号发生互换件和正脉冲压力信号发生互换件。
文档编号G01L27/00GK101788366SQ201010034419
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月15日 优先权日2010年1月15日
发明者孟晓风, 王国华 申请人:北京航空航天大学