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随着科学技术的发展,在科学研究、技术开发和工程实践等领域越来越多地要求进行动态压力测量,要求深入地了解许多瞬态过程中压力的变化规律。压力传感器是压力测试系统的核心部件,其动态特性决定着整个系统的动态性能。本文主要研究压力传感器的动态特性,具体研究内容如下:(1)构建了正弦压力动态实验系统平台,该实验平台由压力调节系统、频率调节系统、正弦压力发生器、信号调理系统、参考传感器和数据采集系统等组成。利用LabVIEW设计了正弦压力动态实验系统平台的应用软件,实现了对所采集数据的读取、显示和分析。针对PCB公司113B38系列某压电式压力传感器,通过正弦激励比对了该传感器和参考传感器的特性,并得到了该传感器在相同压力不同频率点处的波形相对失真度。波形相对失真度在0.4Hz时为34.74%,在1kHz时为0.61%。通过重复性实验对正弦压力动态实验系统平台在100Hz~5kHz范围内的5个频率点的不确定度进行了分析。(2)为了研究压力传感器的高频动态特性,本文在激波管动态实验系统平台上对ENDEVCO公司8530C系列某压阻式压力传感器和PCB公司113B26系列某压电式压力传感器进行了动态校准实验,获取了传感器的上升时间、超调量、动态灵敏度等动态性能指标。通过重复性实验对这些时间域指标的动态重复性进行了分析,计算的动态重复性大为12.22%。运用改进的小二乘算法分别建立了8510C系列和8530C系列某传感器的数学模型,估计了其工作频带、通频带等频率域动态性能指标。通过重复性实验对频率域动态指标的动态重复性进行了分析,计算的动态重复性大为3.85%。(3)针对瞬态压力测试中传感器动态特性不足的情况,在研究零极点配置设计补偿滤波器理论的基础上,对上述8510C和8530C系列的两支传感器进行了补偿。其±2%幅值误差的工作频带由之前的14.85kHz和34.55kHz拓宽到104.1kHz和188.2kHz。通过对压力传感器动态特性实验和动态补偿方法的研究,可以较好地了解传感器低频、高频以及较完整的幅频特性,同时验证了传感器动态特性补偿方法的有效性。

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