【摘要】：高頻動態(tài)壓力傳感器能不失真地反映動態(tài)壓力變化的全過程、重要過程的瞬態(tài)值及完整的波形信號,是現(xiàn)代測試技術(shù)的主要研究內(nèi)容之一,廣泛應(yīng)用運用于發(fā)動機瞬態(tài)壓力測量、爆炸力學(xué)、流體力學(xué)等領(lǐng)域。壓電傳感器作為高頻動態(tài)壓力傳感器的一種,具有穩(wěn)定性好、上升時間短、固有頻率高、溫度特性好等特點,常用于動態(tài)測量等領(lǐng)域。而壓電傳感器在動態(tài)和瞬態(tài)壓力測量過程中,受振動引起的加速度慣性載荷的影響,容易造成疊加輸出,嚴(yán)重干擾了正常壓力的波形信號;同時,傳感器各結(jié)構(gòu)參數(shù)對其靜動態(tài)特性影響嚴(yán)重,在加速度靈敏度得以消除的情況下,須要盡可能地提升靜動態(tài)特性,保證壓電式壓力傳感器在動態(tài)測量過程中的準(zhǔn)確性。因此,展開爆炸沖擊波動態(tài)測量壓電式壓力傳感器研究。首先,分析了爆炸沖擊波測量中振動的來源及壓電式壓力傳感器加速度寄生效應(yīng)的產(chǎn)生原因,通過仿真實驗,進一步驗證了壓電式壓力傳感器在壓力載荷和加速度慣性載荷同時作用時,會有嚴(yán)重的疊加輸出。因此,針對壓電式壓力傳感器對加速度慣性載荷的靈敏度進行了理論推導(dǎo),結(jié)果顯示,壓電式壓力傳感器加速度寄生輸出可以消除。基于此,設(shè)計了具有加速度補償?shù)膲弘娛綁毫鞲衅�。其�?基于傳感器的結(jié)構(gòu),建立了傳感器的力學(xué)模型,推導(dǎo)出傳感器的靈敏度和固有頻率的理論計算公式;在完成傳感器力學(xué)模型有效性分析后,分析了各結(jié)構(gòu)參數(shù)對其靜動態(tài)特性的影響規(guī)律。再次,利用有限元軟件,分別仿真得出了傳感器在壓力載荷和加速度載荷作用下的靈敏度,并通過模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析,得出傳感器的固有頻率。結(jié)合理論推導(dǎo)和仿真分析結(jié)果,完成了傳感器優(yōu)化設(shè)計,在其加速度靈敏度得以消除的同時,提升了傳感器的靜動態(tài)特性,優(yōu)化后的固有頻率為257kHz,電荷靈敏度為4686pC/MPa。最后,搭建了傳感器標(biāo)定平臺,完成了標(biāo)定實驗,得到傳感器電荷靈敏度為1136pC/MPa,固有頻率為228.3kHz,加速度靈敏度為0.0244pC/g,基本消除了壓電式壓力傳感器在加速度慣性載荷作用下產(chǎn)生的疊加輸出,同時,傳感器靜動態(tài)特性滿足高頻動態(tài)信號的測量要求。
【圖文】：

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文態(tài)壓電式壓力傳感器六十年代，在美國，爆炸沖擊波靜壓計的研制大多數(shù)是在彈和布林克利闡述了使用非流線型傳感器的一些困難。由彈圖如圖 1.6 所示，所以俗稱“薄煎餅計”或“棒糖計”[29]。敏感雙數(shù)的壓電晶體圓盤疊層組成的，疊層中各個壓電晶體圓極性的所有接頭片連接到內(nèi)部的一根絕緣導(dǎo)線上。

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文加速度補償壓電式壓力傳感器存在的問題研究表明，因振動引起壓電傳感器的寄生輸出會嚴(yán)重干擾整個測試定，造成測量結(jié)果失真。針對該問題，高頻動態(tài)壓電式壓力傳感器過程中，需要加速度補償模塊，來消除或降低因振動帶來引起的寄補償模塊的沖擊波壓電式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡圖，，如圖 2.4 所示。
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212;O382

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本文編號：2594138