冲击波压力传感器系统准静态校准方法研究(3)
1.2.1 冲击波压力测试现状
1.2.2 冲击波压力传感系统校准方法
传感器校准方法一般分为两类：静态校准和动态校准。静态校准是用标准压力标定机产生不同的“标准压力”作用在传感器上，由实际输入和系统之输出确定系统的工作参数。由此方法获得的系统工作灵敏度可能会引入各种频率分量上的幅值测量误差[3]。静态标定的方法适用于压阻式压力传感器，这是因为该类传感器具有较好的零频及低频特性。动态校准使用的动态压力信号是多种多样，并未建立统一标准[4]。常用的压力传感器动态校准方法有周期信号校准法、激波管校准法、 函数脉冲校准法等[5 6]。动态校准之目的是获取测量系统或传感器的动态工作范围，常用设备有激波管等，适用于压力值较大(>50MPa),及较小(<0.1MPa)的冲击波测量系统[3]。激波管是国内研究最多的一种动态压力校准装置。作为国内外公认的比较理想的动态压力校准装置，激波管产生的阶跃压力具有陡峭的前沿，与理想波形接近。但阶跃压力的持续时间很短，只达到4-6ms[7]，激波管的频率上限足够高,但是,低于100Hz的特性不能够被校准，这种情况无法反映传感器测量系统的零频和低频特性，因此只适用于高频压力传感器的动态校准。动态校准的激励源获取有一定的技术困难,且该方法提供的零、低频灵敏度不佳。准静态校准是基于静态和动态校准之间，其方法为：用已知峰值的类似于被测冲击波压力信号的半正弦脉冲信号作用于被校系统上，以此确定系统的灵敏度[3]。所谓的压力准静态校准其实是用半正弦型的压力脉冲对压力测量系统进行动态校准，然而压力脉冲的宽度必须足够宽，以保证其频谱的有效带宽完全处于被校系统幅频特性的平直段内，这样校准的结果与静态校准是相当的，所以称为准静态校准[8]。
对于压电式压力传感器系统，由于其低频特性差，采用静态校准时会有零漂的现象产生，使电压信号的采集出现误差。而动态校准其激励源频率较高，导致零、低频的灵敏度求取数值不可靠。故需要采用准静态校准方法，一方面获取典型传感器系统的灵敏度、线性度及重复性，另一方面获取描述冲击波压力传感器系统的低频特性。
基于便携式落锤液压动标装置可用于冲击波压力测量用传感器的准静态校准，该方法解决了目前冲击测量用传感器灵敏度只能依赖厂方提供的数据问题，提高了冲击波测量精度，为冲击波测量系统的现场调试提供了一种实用、可行的激励源，同时延长了价格昂贵但寿命有限的冲击波测量传感器的使用寿命[3]。
1.2.3 工作特性参数求取方法
常见的传感器工作特性参数分为静态特性参数及动态特性参数。静态特性参数一般通过标准校正仪器进行静态标定获得，即通过多次高精度正反行程测量获得测量系统的激励-响应关系,从中获取灵敏度、线性度、重复性等工作参数，一般情况下，对压力传感器采用静态标定来获取测压系统的灵敏度等工作参数[9]。动态特性参数可从时域和频域进行分析，采用瞬态响应法和频率响应法。时域内进行动态测试时，由于输入信号时域函数形式的复杂性，一般只研究基本信号输入，如阶跃信号、脉冲信号和斜坡信号的响应特性，相应的分析工作便符合时域分析的特点。为方便比较与评价，常采用正弦信号或阶跃信号作为标准激励源，当采用阶跃信号时，用上升时间 、响应时间 、超调量M来进行描述。采用正弦信号研究时，常用幅频特性和相频特性进行描述。
对于冲击波压力测试常用的ICP型压电式高阻输出型传感器，由于这类传感器构成的测量系统无法保证其时间常数达到无穷大，导致系统的低频特性不够理想，采用静态标定时会出现漂移等现象，使得到的数值不太理想。而目前冲击波压力测量用传感器灵敏度只能依赖厂方提供的数据，所以得到合适的工作参数获取方法刻不容缓。
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