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隨著科學技術的發展,在科學研究、技術開發和工程實踐等領域越來越多地要求進行動態壓力測量,要求深入地了解許多瞬態過程中壓力的變化規律。壓力傳感器是壓力測試系統的核心部件,其動態特性決定著整個系統的動態性能。本文主要研究壓力傳感器的動態特性,具體研究內容如下:(1)構建了正弦壓力動態實驗系統平臺,該實驗平臺由壓力調節系統、頻率調節系統、正弦壓力發生器、信號調理系統、參考傳感器和數據采集系統等組成。利用LabVIEW設計了正弦壓力動態實驗系統平臺的應用軟件,實現了對所采集數據的讀取、顯示和分析。針對PCB公司113B38系列某壓電式壓力傳感器,通過正弦激勵比對了該傳感器和參考傳感器的特性,并得到了該傳感器在相同壓力不同頻率點處的波形相對失真度。波形相對失真度在0.4Hz時為34.74%,在1kHz時為0.61%。通過重復性實驗對正弦壓力動態實驗系統平臺在100Hz~5kHz范圍內的5個頻率點的不確定度進行了分析。(2)為了研究壓力傳感器的高頻動態特性,本文在激波管動態實驗系統平臺上對ENDEVCO公司8530C系列某壓阻式壓力傳感器和PCB公司113B26系列某壓電式壓力傳感器進行了動態校準實驗,獲取了傳感器的上升時間、超調量、動態靈敏度等動態性能指標。通過重復性實驗對這些時間域指標的動態重復性進行了分析,計算的動態重復性大為12.22%。運用改進的小二乘算法分別建立了8510C系列和8530C系列某傳感器的數學模型,估計了其工作頻帶、通頻帶等頻率域動態性能指標。通過重復性實驗對頻率域動態指標的動態重復性進行了分析,計算的動態重復性大為3.85%。(3)針對瞬態壓力測試中傳感器動態特性不足的情況,在研究零極點配置設計補償濾波器理論的基礎上,對上述8510C和8530C系列的兩支傳感器進行了補償。其±2%幅值誤差的工作頻帶由之前的14.85kHz和34.55kHz拓寬到104.1kHz和188.2kHz。通過對壓力傳感器動態特性實驗和動態補償方法的研究,可以較好地了解傳感器低頻、高頻以及較完整的幅頻特性,同時驗證了傳感器動態特性補償方法的有效性。

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