高低温条件下力传感器校准装置研究

通过进行力发生装置、高低温发生装置及连接工装设计,研制了一套高低温条件下力传感器校准装置,实现了在-80℃～400℃温度条件下,力值范围10kN～1000kN力传感器的校准,有效地解决了力传感器在高低温条件下的溯源难题。     

高低温条件下力传感器校准装置研究

通过进行力发生装置、高低温发生装置及连接工装设计,研制了一套高低温条件下力传感器校准装置,实现了在-80℃~400℃温度条件下,力值范围10kN~1000kN力传感器的校准,有效地解决了力传感器在高低温条件下的溯源难题。     

用于压力传感器校准的高低温试验箱设计

基于压力传感器在高低温环境下的校准需求,设计了一种专用高低温试验箱。其控制温度范围可达到-120℃[KG-*4]~[KG-*7]500℃。提出了高低温试验箱的总体方案,介绍了宽温区温度的实现方法以及高温和低温系统不兼容的解决方法和控制流程。试验验证结果显示,高低温试验箱达到了实现宽温区温度的目的,满足设计指标要求。     

压力传感器动态校准不确定度评定

压力传感器动态校准不确定度是表征其测量精度的重要指标.提出一种用于压力传感器动态校准不确定度评价的灰色方法.首先,使用正弦压力发生器产生标准的正弦压力信号驱动被校传感器,获取传感器特征输出;然后采用灰色关联分析处理传感器特征数据,得到权重数列;之后建立灰色模型并计算出各校准频率点的灰色偏度;最后采用加权最小二乘法去拟合以得到的工作频率范围内所有频率点的不确定数据,建立起被校压力传感器的动态校准不确定度模型.设置了幅值变化及不变两种情况下的实验验证方案,使用本文所提灰方法及黄方法分别对各方案下的数据进行处理;实验结果的对比表明:两种方案下所得动态校准不确定度曲线模型具有一致性;其中幅值变化情况下,两种方法在指定校准频率点所得校准不确定度的相对误差优于6%,在测试频率点相对误差也小于10%;幅值不变情况下,在大部分频率点处所得相对误差普遍小于5%,部分优于0.018%.实验分析证明,所提灰方法能很可靠地评估压力传感器动态校准不确定度.      

侧面安装使用的压力传感器用激波管进行动态特性校准的方法研究

通过理论分析和实验结果指出了用激波管动压校准装置校准压力传感器时被校传感器安装在激波管侧面进行校准存在的问题 ,给出了如何对侧面安装使用的压力传感器用激波管进行动态特性校准的方法。     

振动与冲击传感器的温度响应校准

振动与冲击传感器的灵敏度(校准系数)、阻尼比和谐振频率均为温度的函数。灵敏度随温度变化的特性称之为温度响应。从分析目前传感器温度响应测试方法存在的问题入手,着重介绍了将激光测振应用于温响校准的实施方法、原理和校准装置的技术性能。     

脉动压力发生装置数值模拟

针对脉动压力传感器校准试验,为验证脉动压力校准系统的压力发生装置可行性,研究不同安装位置对传感器校准曲线的影响。采用了SIMPLEC算法,利用FLUENT软件对脉动压力发生装置的运行过程进行数值模拟,得出压力发生装置内气体的压力分布规律,验证了校准装置的正确性,同时证实传感器的安装位置对校准曲线的相位、幅值有一定影响。     

分体对开式高低温发生装置研究

介绍了一种分体对开式高低温发生装置,并详细叙述了其结构组成,测试结果表明高低温发生装置温度范围为-80℃~400℃,温度偏差为±2℃,温度均匀度为2℃,该装置可作为专用实验设备用于力传感器高低温环境下的校准。     

压力传感器激波管校准条件下的动态参数估计

激波管是一种关键的压力传感器动态校准装置,但是由于其输出的不稳定性,使得被校准压力传感器的输出数据常常难以直接用于动态建模,且所建模型的准确性也难以表征.提出一种用于激波管校准压力传感器的动态参数估计方法.首先使用基于信息方法处理被校准压力传感器在阶跃激励下的输出数据,得到最优估计值序列、上界序列和下界序列;然后,对所得最优估计值序列、上界序列和下界序列分别进行白化滤波和差分建模,得到最优估计模型、上界模型和下界模型;之后对各个模型进行求解,最优估计模型得出被校准压力传感器的最优特征指标,上界模型和下界模型所得结果构成最优性能指标的估计区间.选用恩德福克200系列压阻传感器进行激波管校准实验,得出时域动态指标的相对误差小于8.17%,频域动态指标相对误差小于9.15%;所有指标均100%位于求得的估计区间内.      

正弦压力信号幅值测量无差算法研究

正弦压力校准常用比较法,通过比较标准压力传感器与被校压力传感器在同一正弦压力源中的响应完成被校传感器的幅值校准。对正弦压力信号幅值的测量算法进行了研究,提出了一种控制采样频率为标准激励信号频率整数倍的算法,可实现幅值的无差运算,理论推导和仿真实验表明,该算法能有效提高单频校准的准确度。     

基于EFPI-FBG结构的光纤复合传感器研究

研究了一种基于非本征型Fabry-Perot干涉仪(EFPI)和光纤Bragg光栅(FBG)串联结构构成的EFPI-FBG光纤复合传感器,用于实现对压力和温度信号的同步测量。传感器选用熔融石英作为压力敏感材料,利用飞秒激光焊接技术实现传感器探头结构的封装。对传感器的工作原理进行了分析,制作并封装传感器工程样机,搭建测试系统,对传感器的性能进行了灵敏度及交叉敏感性分析。结果表明,该传感器在0.8 MPa范围内的灵敏度约为-0.729μm/MPa,在50℃~200℃范围的温度灵敏度为0.009 nm/℃,传感器压力测量最大允许误差为±4.12%FS。该EFPI-FBG复合传感器有望应用于压力—温度双参数测量需求的技术领域。     

分体对开式高低温发生装置研究

介绍了一种分体对开式高低温发生装置，并详细叙述了其结构组成，测试结果表明高低温发生装置温度范围为-80℃~400℃，温度偏差为±2℃，温度均匀度为2℃，该装置可作为专用实验设备用于力传感器高低温环境下的校准。     

一种新的动态压力校准装置

介绍了最新研制的动态压力传感器频率特性连续校准装置.该装置既可作为正弦压力校准装置使用,也可作为扫频测量装置对压力传感器进行扫频测量,直接获得压力传感器的幅频特性和相频特性曲线,从而达到对动态压力传感器频率特性连续校准的目的.装置单频测量压力幅值比与扫频测量压力幅值比的误差低于±1％,相位误差低于±0.5°.装置的扫频频率范围为(0.1～10 000)Hz,工作压力范围为(0.25～10)MPa.     

压力传感器动态特性参数不确定度评定

压力传感器动态特性参数的不确定度是表征其动态测量性能的重要指标。提出了一种压力传感器动态特性参数的不确定度评定方法。首先,使用激波管动态校准系统产生阶跃压力信号激励压力传感器,得到传感器的输出信号;其次,采用基于经验模态分解（EMD）的传感器输出信号预处理方法,减小动态校准过程中噪声的影响;然后,根据传感器的输入输出信号,采用自适应最小二乘法建立压力传感器的数学模型,进而得到其时频域动态特性参数;最后,针对重复校准实验得到的动态特性参数序列的小样本特点,采用自助法计算参数的扩展不确定度和相对不确定度。采用激波管系统对压力传感器进行多次重复动态校准实验,计算时频域动态特性参数的不确定度,并与现有方法进行对比。实验结果表明:本文方法可以弥补贝塞尔法在处理小样本量数据中的不足,且与蒙特卡罗法的不确定度评定结果相对误差小于10%,说明本文方法可以有效地评定压力传感器动态特性参数的不确定度。分析时频域动态特性参数的相对不确定度得到传感器的工作频带和超调量受噪声的影响较大,为动态校准实验条件的改善提供了重要依据。      

无源无线声表面波压力传感器校准技术研究

声表面波压力传感器是一种新型传感器,它的一大优势是具有无源无线信号传递特性,可以突破传统传感器线缆连接的限制,近年来受到国内外研究机构普遍重视。本文探讨了SAW压力传感器的校准技术,对某种商业传感器进行校准,使用最小二乘法分析校准结果,并进行不确定度评估。校准结果显示该传感器在误差、线性、重复性等方面可满足一定精度要求,通过进一步发展,有望在航天领域得到实际应用。     

正弦压力信号幅值测量无差算法研究

正弦压力校准常用比较法，通过比较标准压力传感器与被校压力传感器在同一正弦压力源中的响应完成被校传感器的幅值校准。对正弦压力信号幅值的测量算法进行了研究，提出了一种控制采样频率为标准激励信号频率整数倍的算法，可实现幅值的无差运算，理论推导和仿真实验表明，该算法能有效提高单频校准的准确度。     

一种压力传感器温度响应校准装置

介绍用于测试压力传感器温度特性的YWZ—1型压力传感器温度响应校准装置。简述了该装置的各组成部分、数据采集系统及分析计算用的专用软件、装置的关键技术和为保证稳定可靠工作而采取的有力措施以及测量结果的数据处理方法。列举了两个应用实例,给出了相应的温度修正曲线方程。     

无源无线声表面波压力传感器校准技术研究

声表面波压力传感器是一种新型传感器，它的一大优势是具有无源无线信号传递特性，可以突破传统传感器线缆连接的限制，近年来受到国内外研究机构普遍重视。本文探讨了SAW压力传感器的校准技术，对某种商业传感器进行校准，使用最小二乘法分析校准结果，并进行不确定度评估。校准结果显示该传感器在误差、线性、重复性等方面可满足一定精度要求，通过进一步发展，有望在航天领域得到实际应用。     

标准压力源自校准方法探讨

当前以压力传感器为一次仪表组成的标准压力源,用软件实现自校准既可提高校准效率,又能提高仪器的性价比.对标准压力源的软件自校准方法进行了探讨.     

基于力传感器的压力电测系统准静态校准方法研究

针对现有基于落锤装置的比对式准静态压力校准方法中存在的问题,提出了一种通过力传感器来校准压力电测系统的方法。阐述了力监测压力校准方法的原理,介绍了专用力传感器的设计思路,推导了力和压力的理论模型,在此基础上开展了多组校准试验,通过最小二乘法得出了力和压力的线性关系数学模型,并通过多组重复性试验对模型的稳定性进行了考核。试验结果表明,力峰值和压力峰值之间存在良好的线性关系,而且模型的稳定性较高,与现有的比对式准静态校准方法测得的压力峰值相比,模型的计算误差不超过0.95%,该方法可作为一种有效的压力校准方法。