1          壓力激波管係統主要功能說明

1.1       激波管校準係統簡介

激波管是一種可以產生非常接近階躍信號的“標準”壓力激勵源的實驗裝置，常用於動態壓力測量用草莓视频免费看污片的校準。其基礎結構為一個密封的窄長管道，管道中間采用膜片分割成兩個相互隔絕的區域；向一個區域充入高壓氣體，另一個區域保持低壓或真空；當膜片突然破裂後，造成氣體流動的不連續性，進而形成沿著管道傳播的激波。

在大量文獻中，激波管校準法被用於衝擊波壓力草莓视频免费看污片的動態傳遞特性校準。美國Princeton大學的W.布利克尼首先提出采用 “Shock tube”對壓電草莓视频免费看污片進行標定，Wang等人使用差分建模的數據處理方法校準了Endevco 8530C-15的動態特性；Ort等人使用激波管校準PCB132壓力草莓视频免费看污片的靈敏度和頻率響應等。1960年，美國國家計量局將激波管校準法規定為壓力草莓视频免费看污片的正式校準法。在1963年，中國科學院力學研究所建立了我國的第一台動態壓力校準激波管，隨後西安204所、中國啟動中心、北京理工、北京304所、南京理工大學、北京航空航天大學等單位均建立激波管校準平台，用於研究壓力草莓视频免费看污片的動態響應參數與模型。

1.2       壓力草莓视频免费看污片動態特性模型求取方法

測量係統的傳遞特性體現其頻域上對輸入信號頻率分量的增益變化，可反映測量係統的固有頻率和實際工作特性，傳遞特性的研究對於係統測量值的溯源性、可比性具有重要意義。測量係統的傳遞特性可通過非參數模型和參數模型來表征。

1.2.1    非參數模型求取方法

非參數模型的求取簡單快捷，是一種高效的定性分析方法。將壓力草莓视频免费看污片視為典型二階係統。係統各種時間域性能指標的單位階躍過渡曲線如下所示。

圖 1 二階係統單位階躍過渡曲線

其中半值時間t_0.5定義為輸出達到穩定值50%所需要的時間，上升時間定義為從穩態值的10%上升至90%，或5%上升至95，從0%上升至100%等。對欠阻尼係統通常采用0~100%的上升時間，對過阻尼係統采用10%~90%。峰值時間為到達超調量的第一個峰值所需要的時間。

衰減震蕩過程曲線上相差一個周期T的兩個峰值A₁與A₂之比為衰減率，即：

對數衰減率為

引入減幅係數，振蕩周期，固有頻率等指標，有

超調量與阻尼比的單一關係為

在階躍作用下，過渡震蕩過程周期T與響應時間T₂或T₅的換算關係如下：

由此，可計算得到時間域的固有頻率、阻尼比等指標。

1.2.2    參數化模型求取方法

參數模型則根據動態校準數據計算出傳遞函數表達式，能夠有效解決非參數模型曲線的毛刺問題，對係統傳遞特性進行定量表征。基於激波管動態校準，衝擊波壓力測量係統中高頻段傳遞特性非參數模型的方法主要為理想階躍分解法、低階模型分解法和微分法。

（1）理想階躍分解法

理想階躍分解法的基本思路如圖 2所示。

圖 2 理想階躍分解法原理

將歸一化階躍響應波形分解為單位階躍波形和剩餘波形，首先計算的傅裏葉變換為，然後利用快速傅裏葉變換（FFT）計算出的頻譜密度，則易得測量係統傳遞特性為

（2）低階模型分解法

低階模型分解法的基本思路如圖 3所示。

圖 3 低階模型分解法原理

構建一低階係統，根據歸一化階躍響應的上升沿，將分解為低階係統的單位階躍響應及剩餘波形，其中，的上升沿需與的上升沿基本吻合。與理想階躍分解法類似，易得測量係統傳遞特性為

（3）微分法

微分法的基本思路如圖 4所示。

圖 4 微分法原理

對歸一化處理的單位階躍響應作微分，可得單位衝激響應，即；再對單位衝激響應進行傅裏葉變換，即得測量係統傳遞特性為 。

比較三種非參數建模方法，理想階躍分解法的剩餘波形在進行FFT時，其邊界存在不連續點，易產生較嚴重頻譜混疊；低階模型分解法避免了理想階躍分解法中不連續點的問題，但計算較為複雜；而微分法具有計算量小、精度較高、可抑製高頻噪聲等優點，因此，本文選擇微分法，對衝擊波壓力測量係統中高頻段傳遞特性非參數模型進行求取，流程如圖 5所示。

圖 5 中高頻段傳遞特性非參數模型求取流程圖

2          壓力激波管係統組成

激波管動態校準係統由高壓段驅動管、低壓驅動管、夾膜/破膜機構、高壓控製係統、壓力監測係統、支撐架等組成。

高壓段驅動管是激波管裝置的儲能機構，內部安裝標準壓力草莓视频免费看污片，用於獲取高壓段內部壓力的變化情況，並反饋至高壓控製係統。高壓段驅動管其一側與夾膜機構相連，另一測通過端蓋上的閥門與高壓控製係統連接。根據高壓控製係統及其上位機發出的指令，可向高壓段驅動管充入或排出氣體，以達到實驗各階段對高壓驅動管中氣壓值要求。

夾膜機構通過法蘭分別與高壓段驅動管和低壓驅動管連接，通過液壓係統實現分離與夾緊膜片的操作。破膜機構可根據實際需求，設計為被動破膜或主動破膜。被動破膜法，可通過調整金屬膜片厚度或在金屬膜片表麵劃刻預製槽，控製破膜壓力。主動破膜法，由一套氣動係統控製的破膜機構組成，在激波管高壓腔達到預設壓力後，通過上位機控製破膜撞針刺破金屬膜片，實現可控壓力下的破膜需求。

圖6 激波管夾膜與高壓氣路控製係統

低壓驅動管是開展草莓视频免费看污片動態校準的主要區域，壓力監測係統在低壓驅動管側壁安裝有多組壓力探針，可獲取激波掠過時刻信息，基於定距測速法，計算得到激波速度信息。激波管校準係統整體結構如圖6所示。

圖6 激波管校準係統整體結構

3          激波管係統主要性能參數

研製的激波管校準係統的主要性能參數如下所示：

l  激波管內直徑：100mm；

l  高壓段最大壓力：10MPa；

l  階躍上升時間：＜5μs；

l  平台時間：4~6ms；

圖7 高壓激波管實物圖

4          典型壓力傳感係統校準例

采用研製壓力傳感係統動態校準用激波管係統（圖7所示），對PCB 公司113B係列草莓视频免费看污片進行動態校準。試驗時，環境溫度5℃，環境濕度40RH%，采用被動式破膜法，高壓端最大壓力3MPa，激波速度654m/s，壓力草莓视频免费看污片實測曲線如圖8所示。

圖8 PCB 113B係列壓力草莓视频免费看污片動態校準曲線

壓力草莓视频免费看污片測得壓力平台幅值0.3MPa，持續時間5.247ms，壓力上升時間（10%~90%）3.8μs，根據草莓视频免费看污片實測曲線，由非參數微分法計算得到壓力傳感係統的固有頻率為588KHz，阻尼比0.0332，與產品說明書提供≥500KHz相符。

圖8 PCB 113B係列壓力草莓视频免费看污片動態校準結果