本發(fā)明涉及一種氣體階躍壓力信號發(fā)生器，特別涉及一種壓力快速變化的正、負(fù)階躍壓力激勵源，屬于試驗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，需要進(jìn)行動態(tài)測試的領(lǐng)域不斷增加，目前階躍類壓力發(fā)生器是應(yīng)用最廣的壓力發(fā)生器之一，階躍類壓力發(fā)生器在實驗中可使傳感器激振起來，從而得到傳感器的頻響特性。激波管裝置是目前比較常見使用的階躍類動態(tài)壓力發(fā)生器，但激波管除了造價昂貴之外還存在的一個不足之處，由于激波管平臺時間短，因此無法獲得傳感器低頻段的頻響特性。對于絕大多數(shù)動壓測量來說，信號的低頻分量占信號能量的絕大部分。因此，得不到傳感器的低頻特性是一個嚴(yán)重的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氣體階躍壓力信號發(fā)生器，該發(fā)生器能夠提供快速變化的正、負(fù)階躍壓力激勵源，產(chǎn)生中低壓以及負(fù)壓大幅值階躍壓力變化。本發(fā)明與激波管相比，階躍壓力平臺時間更長，可以更好的檢定傳感器的低頻特性；并且本發(fā)明采用的壓力介質(zhì)為氣體，有效的避免了液體介質(zhì)泄露、長時間變質(zhì)以及需要單獨提供液壓源等不方便之處。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種氣體階躍壓力信號發(fā)生器，包括：小腔、大腔、第一彈簧、支撐桿、隔壓板、第二彈簧、不完全齒輪、質(zhì)量塊、沖擊板、大腔壓力進(jìn)出口、小腔壓力進(jìn)出口；

連接關(guān)系：發(fā)生器為凸字形結(jié)構(gòu)，上部為小腔，下部為大腔；發(fā)生器正中心位置安裝有支撐桿；位于大腔中的部分支撐桿上安裝有套筒，套筒上端與隔壓板固定連接，套筒穿過質(zhì)量塊后下端與沖擊板固定連接；所述沖擊板與大腔下表面保持距離；所述隔壓板表面積大于小腔與大腔連接處的面積，以便將小腔與大腔分隔開；第一彈簧與小腔頂端固定連接，繞支撐桿后與隔壓板固定連接；第二彈簧繞在套筒上，第二彈簧的一端與隔壓板固定連接，另一端與質(zhì)量塊固定連接；質(zhì)量塊一側(cè)設(shè)置有齒條，并通過該齒條與不完全齒輪嚙合；小腔上設(shè)置有小腔壓力進(jìn)出口；大腔上設(shè)置有大腔壓力進(jìn)出口；

進(jìn)行正階躍壓力試驗時，首先把發(fā)生器中的氣體排空，然后在大腔中充入設(shè)定好壓力的氣體，關(guān)閉大腔壓力進(jìn)出口，確保裝置處于密閉環(huán)境之后，通過順時針旋轉(zhuǎn)不完全齒輪，帶動質(zhì)量塊向上移動，對第二彈簧進(jìn)行擠壓，當(dāng)不完全齒輪旋轉(zhuǎn)至沒有齒的方向，第二彈簧對質(zhì)量塊產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用力，使質(zhì)量塊快速撞擊到?jīng)_擊板上，由于沖擊板與隔壓板之間是剛性連接，故在撞擊的一瞬間，沖擊板與隔壓板同時向下移動，大腔內(nèi)的氣體迅速進(jìn)入小腔中，產(chǎn)生一個快速變化的正階躍壓力。

進(jìn)行負(fù)階躍壓力試驗時，首先把發(fā)生器中的氣體排空，然后在小腔中充入設(shè)定好壓力的氣體，關(guān)閉小腔壓力進(jìn)出口；當(dāng)需要做負(fù)壓負(fù)階躍試驗時，將大腔中的壓力抽至負(fù)壓；當(dāng)需要做常壓負(fù)階躍試驗時，將大腔中的壓力排空；確保裝置處于密閉環(huán)境之后，通過順時針旋轉(zhuǎn)不完全齒輪，帶動質(zhì)量塊向上移動，對第二彈簧進(jìn)行擠壓，當(dāng)不完全齒輪旋轉(zhuǎn)至沒有齒的方向，第二彈簧對質(zhì)量塊產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用力，使質(zhì)量塊快速撞擊到?jīng)_擊板上，由于沖擊板與隔壓板之間是剛性連接，故在撞擊的一瞬間，沖擊板與隔壓板同時向下移動，小腔內(nèi)的壓力迅速進(jìn)入大腔中，產(chǎn)生一個快速變化的負(fù)階躍壓力。

有益效果

1、本裝置產(chǎn)生一個快速的正、負(fù)階躍壓力，壓力幅值大小可調(diào)，裝置平臺時間比激波管裝置的平臺時間大幾個數(shù)量級，只要裝置不漏氣，理論上平臺時間可以達(dá)到無限長；并且操作方便簡單，無污染，不損毀傳感器，具有非常高的耐用性和可靠性，非常適合于中低壓以及負(fù)壓動態(tài)壓力的校準(zhǔn)與模擬試驗。

2、本裝置的介質(zhì)采用的壓縮空氣，儲存、運輸方便，做完試驗后的空氣可直接排入大氣之中，對環(huán)境無污染，處理方便；采用空氣也不用擔(dān)心長時間使用介質(zhì)變質(zhì)、對管路的腐蝕性以及補充更換等問題；并且氣動反應(yīng)快，動作迅速，維護(hù)簡單，管路不易阻塞。

3、本裝置結(jié)構(gòu)小巧，操作簡單，不需要安裝地基等基建輔助設(shè)施，實驗操作人員可以隨意移動裝置，改變裝置的使用地點與環(huán)境，可以實現(xiàn)在實驗室中的校準(zhǔn)檢定，也可以帶到野外進(jìn)行現(xiàn)場測試，解決了一些難以拆卸或只能進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)的器具無法帶到實驗室校準(zhǔn)的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置原理示意圖。

其中，1—小腔、2—大腔、3—第一彈簧、4—支撐桿、5—隔壓板、6—第二彈簧、7—不完全齒輪、8—質(zhì)量塊、9—沖擊板、10—大腔壓力進(jìn)出口、11—小腔壓力進(jìn)出口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1

一種氣體階躍壓力信號發(fā)生器，如圖1所示，包括：小腔1、大腔2、第一彈簧3、支撐桿4、隔壓板5、第二彈簧6、不完全齒輪7、質(zhì)量塊8、沖擊板9、大腔壓力進(jìn)出口10、小腔壓力進(jìn)出口11；

連接關(guān)系：發(fā)生器為凸字形結(jié)構(gòu)，上部為小腔1，下部為大腔2；發(fā)生器正中心位置安裝有支撐桿4；位于大腔2中的部分支撐桿4上安裝有套筒，套筒上端與隔壓板5固定連接，套筒穿過質(zhì)量塊8后下端與沖擊板9固定連接；所述沖擊板9與大腔2下表面保持距離；所述隔壓板5表面積大于小腔1與大腔2連接處的面積，以便將小腔1與大腔2分隔開；第一彈簧3與小腔1頂端固定連接，繞支撐桿4后與隔壓板5固定連接；第二彈簧6繞在套筒上，第二彈簧6的一端與隔壓板5固定連接，另一端與質(zhì)量塊8固定連接；質(zhì)量塊8一側(cè)設(shè)置有齒條，并通過該齒條與不完全齒輪7嚙合；小腔1上設(shè)置有小腔壓力進(jìn)出口11；大腔2上設(shè)置有大腔壓力進(jìn)出口10；小腔1上安裝有量程為2MPa的壓力傳感器。

進(jìn)行正階躍壓力試驗時，首先打開大、小腔中的放氣閥，把發(fā)生器中的氣體排空，然后在大腔2中充入設(shè)1MPa壓力的氣體，關(guān)閉大腔壓力進(jìn)出口10，確保裝置處于密閉環(huán)境之后，通過順時針旋轉(zhuǎn)不完全齒輪7，帶動質(zhì)量塊8向上移動，對第二彈簧6進(jìn)行擠壓，當(dāng)不完全齒輪7旋轉(zhuǎn)至沒有齒的方向，第二彈簧6對質(zhì)量塊8產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用力，使質(zhì)量塊8快速撞擊到?jīng)_擊板9上，由于沖擊板9與隔壓板5之間是剛性連接，故在撞擊的一瞬間，沖擊板9與隔壓板5同時向下移動，大腔2內(nèi)的氣體迅速進(jìn)入小腔1中，產(chǎn)生一個快速變化的1MPa正階躍壓力。通過壓力傳感器的輸出可以分析得到壓力傳感器的上升時間、過沖量、建立時間和諧振頻率等特征指標(biāo)。

進(jìn)行負(fù)階躍壓力試驗時，首先把發(fā)生器中的氣體排空，然后在小腔1中充入設(shè)定好的1MPa壓力的氣體，關(guān)閉小腔壓力進(jìn)出口11；當(dāng)需要做負(fù)壓負(fù)階躍試驗時，將大腔2中的壓力抽至負(fù)壓；當(dāng)需要做常壓負(fù)階躍試驗時，將大腔2中的壓力排空；確保裝置處于密閉環(huán)境之后，通過順時針旋轉(zhuǎn)不完全齒輪7，帶動質(zhì)量塊8向上移動，對第二彈簧6進(jìn)行擠壓，當(dāng)不完全齒輪7旋轉(zhuǎn)至沒有齒的方向，第二彈簧6對質(zhì)量塊8產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用力，使質(zhì)量塊8快速撞擊到?jīng)_擊板9上，由于沖擊板9與隔壓板5之間是剛性連接，故在撞擊的一瞬間，沖擊板9與隔壓板5同時向下移動，小腔1內(nèi)的壓力迅速進(jìn)入大腔2中，產(chǎn)生一個快速變化的1MPa負(fù)階躍壓力。通過壓力傳感器的輸出可以分析得到壓力傳感器的上升時間、過沖量、建立時間和諧振頻率等特征指標(biāo)。

在進(jìn)行試驗時，初始設(shè)定的壓力可根據(jù)大小腔的供給氣源進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的階躍壓力激勵源所涉及的機(jī)械結(jié)構(gòu)都具有非常長的使用壽命以及長時間連續(xù)使用能力，并且使用氣體介質(zhì)，對傳感器以及使用環(huán)境都不會造成損壞與污染。