混　平，單　琳，劉　軍，耿　直（西安航天動(dòng)力試驗(yàn)研究所，陜西西安710100）

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水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法研究

混平，單琳，劉軍，耿直
（西安航天動(dòng)力試驗(yàn)研究所，陜西西安710100）

摘要：介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)水擊壓力測(cè)量的重要性，水擊壓力傳感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法研究的必要性。通過(guò)分析水擊壓力產(chǎn)生機(jī)理、水擊壓力傳感器測(cè)量原理，以及對(duì)國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)系統(tǒng)比較分析，設(shè)計(jì)了水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，提出水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)指標(biāo)、工作方式，校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)難點(diǎn)，同時(shí)介紹了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。并重點(diǎn)論述了水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法，對(duì)水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)，分析了水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)可行性。最后利用校準(zhǔn)裝置進(jìn)行了水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)試驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，得到水擊壓力傳感器靈敏度系數(shù)、系統(tǒng)校準(zhǔn)曲線和上升時(shí)間等。還針對(duì)試驗(yàn)中水擊壓力測(cè)量干擾信號(hào)提出了抗干擾措施。

關(guān)鍵詞：水擊壓力；現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)；抗干擾

0　引言

液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水擊壓力參數(shù)是指在液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)點(diǎn)火和關(guān)機(jī)瞬間，由于發(fā)動(dòng)機(jī)入口閥門(mén)的快速開(kāi)啟和關(guān)閉導(dǎo)致推進(jìn)劑的流速發(fā)生突然變化，瞬間產(chǎn)生的水擊壓力。水擊壓力大小與發(fā)動(dòng)機(jī)入口管路結(jié)構(gòu)、閥門(mén)開(kāi)關(guān)速度、打開(kāi)或關(guān)閉前介質(zhì)流速、壓力等有關(guān)，而水擊壓力大小是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、主閥、試驗(yàn)系統(tǒng)入口管路及試車架結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)等的主要參考依據(jù)。

目前液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中水擊壓力測(cè)量采用傳感器穩(wěn)態(tài)壓力靜態(tài)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方式，而實(shí)際試驗(yàn)中主要是瞬態(tài)沖擊方式。從以往液體發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，開(kāi)機(jī)段和關(guān)機(jī)段的水擊壓力通常在短短的幾毫秒內(nèi)達(dá)到峰值，變化非常迅速。水擊壓力傳感器和測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)性能存在較大差異，直接使用靜態(tài)校準(zhǔn)系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果不能真實(shí)反映水擊壓力動(dòng)態(tài)特性，影響了水擊壓力測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為了使測(cè)量結(jié)果更加真實(shí)、有效，有必要開(kāi)展液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法研究。

1　水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)中水擊壓力測(cè)量原理是水擊壓力傳感器將感知到的管路壓力轉(zhuǎn)化為電量，通過(guò)測(cè)量電纜傳輸和信號(hào)調(diào)理（即對(duì)電信號(hào)的調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、濾波及放大等），最終將水擊壓力電信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄。目前測(cè)量用水擊壓力選用傳感器頻響50 kHz，固有頻率大于100 kHz，靈敏度為1～1.4 mv/V，傳感器前置膜片需具有較好的動(dòng)態(tài)性能。目前在水擊壓力測(cè)量時(shí)對(duì)水擊壓力傳感采用靜態(tài)校準(zhǔn)方式，即對(duì)水擊壓力傳感器通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓力校驗(yàn)儀加載定值壓力，水擊壓力傳感器輸出信號(hào)方式獲得校準(zhǔn)系數(shù)，而水擊壓力傳感器在實(shí)際應(yīng)用中是測(cè)量瞬態(tài)沖擊壓力，因此水擊壓力傳感器的動(dòng)態(tài)性能比靜態(tài)性能更重要，通過(guò)對(duì)水擊壓力傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，才能獲得準(zhǔn)確的水擊壓力測(cè)量結(jié)果。

對(duì)壓力傳感器的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方式依據(jù)動(dòng)態(tài)激勵(lì)信號(hào)類型基本上分為：階躍壓力、周期性壓力（主要為正弦壓力）及脈沖壓力（主要為半正弦壓力）三類。國(guó)外從上世紀(jì)60年代起開(kāi)展了廣泛的研究，擁有了多種動(dòng)態(tài)壓力校準(zhǔn)設(shè)備，頒布了ANSIB88.1-1972A Guide For the Dynamic Cablibration of Pressure Transducers。我國(guó)從上世紀(jì)70年代開(kāi)始了壓力動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)理論研究，隨后建立了實(shí)驗(yàn)室環(huán)境脈沖壓力校準(zhǔn)裝置、激波管壓力校準(zhǔn)裝置及落錘壓力校準(zhǔn)裝置等等，但大多是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的壓力傳感器動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)。由于水擊壓力測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境差異較大，因此進(jìn)行水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)更有意義。

1.1水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的基本概念

水擊壓力測(cè)量系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括靜態(tài)性能指標(biāo)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。靜態(tài)性能指標(biāo)反映了系統(tǒng)的靜態(tài)特性，主要有線性度、重復(fù)性及遲滯等；動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)通過(guò)時(shí)間域表示，如時(shí)間常數(shù)T，響應(yīng)時(shí)間ts，上升時(shí)間tr及工作頻帶等來(lái)反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。在對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行特性分析時(shí)，不能只考慮靜態(tài)性能指標(biāo)，因?yàn)榧词故?個(gè)靜態(tài)性能相當(dāng)?shù)臏y(cè)試系統(tǒng)同時(shí)測(cè)量同一點(diǎn)的壓力變化時(shí)，2條快速記錄的曲線形狀差異較大。

1.2水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)原理及組成

水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校原理是比較，也叫相對(duì)比較，是將被校準(zhǔn)的傳感器與通過(guò)絕對(duì)法校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)傳感器相比較得到被校傳感器的靈敏度、上升時(shí)間及工作特性曲線等。該校準(zhǔn)方法是將標(biāo)準(zhǔn)傳感器和測(cè)試用傳感器對(duì)稱地安裝在水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)管路同一截面上，使兩者在任何時(shí)刻都經(jīng)受同一時(shí)刻的沖擊激勵(lì)。當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，信號(hào)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊同時(shí)記錄，并對(duì)記錄信號(hào)進(jìn)行比較分析，進(jìn)而得到系統(tǒng)斜率。

水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)主要由介質(zhì)容器、快速閥門(mén)、標(biāo)準(zhǔn)傳感器、被校準(zhǔn)水擊傳感器、自動(dòng)控制裝置及數(shù)據(jù)采集裝置等相應(yīng)的配套設(shè)備組成。水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)原理組成框圖見(jiàn)圖1。

圖1　水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)組成框圖Fig.1　Composition block diagram of field calibration system for water hammer pressure sensor

1.3水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及水擊壓力傳感器校準(zhǔn)原理，設(shè)計(jì)通過(guò)快速閥門(mén)產(chǎn)生水擊壓力，壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)控制水擊壓力的大小，節(jié)流孔板方式實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)流速進(jìn)行控制，穩(wěn)定水擊壓力產(chǎn)生的初始邊界條件；通過(guò)調(diào)節(jié)快速閥門(mén)開(kāi)啟速度，改變水擊壓力發(fā)生條件，獲得不同水擊壓力值。根據(jù)實(shí)際水擊壓力傳感器測(cè)量工作范圍，設(shè)計(jì)的水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)范圍為1～10 MPa，校準(zhǔn)頻帶范圍為0.2～3 kHz，上升時(shí)間不大于5 ms。水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖見(jiàn)圖2。

系統(tǒng)工作時(shí)，推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)加注推進(jìn)劑，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)裝置設(shè)定推進(jìn)劑初始?jí)毫?，控制系統(tǒng)控制快速閥門(mén)快速開(kāi)閉產(chǎn)生水擊；通過(guò)安裝在管道截面上的被測(cè)傳感器和標(biāo)準(zhǔn)傳感器分別測(cè)量水擊壓力值，并由高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集傳感器信號(hào)；通過(guò)被校準(zhǔn)傳感器和標(biāo)準(zhǔn)傳感器所測(cè)數(shù)據(jù)比較，得出幅值靈敏度、輸出時(shí)間和幅值等。水擊壓力傳感器的安裝接口、安裝力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)工作狀態(tài)保持一致，盡可能減小傳感器安裝過(guò)程對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)的過(guò)程能夠比較準(zhǔn)確地反映水擊壓力傳感器在實(shí)際工作環(huán)境下動(dòng)態(tài)特性。

圖2　水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)原理圖Fig.2　Principe diagram for field calibration system of the water hammer pressure

水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)以標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器測(cè)量結(jié)果為基準(zhǔn)，對(duì)被校準(zhǔn)水擊壓力傳感器測(cè)量進(jìn)行比對(duì)分析，獲得被校準(zhǔn)壓力傳感器的靈敏度系數(shù)、響應(yīng)時(shí)間及上升時(shí)間等。因此，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器性能要求較高，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上測(cè)壓傳感器的技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用效果比對(duì)后，選用了Endvoc壓力傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)壓傳感器，其主要技術(shù)指標(biāo)為：量程2 000 Psi，靈敏度1.05 mV/Psi，非線性0.25%FSO，共振頻率 900 kHz，沖擊極限1 000 g。

1.4水機(jī)壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)

水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵一是穩(wěn)定可控的水擊壓力發(fā)生源產(chǎn)生，解決辦法是利用自動(dòng)控制技術(shù)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)裝置壓力，同時(shí)利用加裝節(jié)流孔板方式，對(duì)管路介質(zhì)流速進(jìn)行控制，穩(wěn)定水擊壓力產(chǎn)生的初始條件；二是快速閥門(mén)裝置設(shè)計(jì)，閥門(mén)設(shè)置高壓室和低壓室2個(gè)介質(zhì)腔，在高壓室和低壓室之間用閥芯頂桿密封隔離。采用脆性材料斷裂的方法來(lái)提高閥桿的開(kāi)閥速度，利用不同尺寸的脆性材料和改變簡(jiǎn)支梁模型來(lái)控制不同的斷裂力值，利用一個(gè)單活塞桿雙行程的液壓缸（密封液壓缸）來(lái)提高閥桿的密封力并使脆性材料斷裂，控制閥門(mén)以不同的速度打開(kāi)。

1.5水機(jī)壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)調(diào)試

水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)搭建后進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)，調(diào)試試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖見(jiàn)圖4，某次發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)水擊壓力測(cè)量的曲線圖見(jiàn)圖5。

圖3　利用水擊壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)某次數(shù)據(jù)曲線Fig.3　Data from a certain test with water hammer pressure field calibration system

圖4　某次發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)水擊壓力曲線Fig.4　Water hammer pressure curve of one engine test

從圖3和圖4分析，圖3曲線上升時(shí)間為1.6 ms，圖4曲線上升時(shí)間為1.7 ms，水擊壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)產(chǎn)生水擊壓力上升時(shí)間和發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)水擊壓力上升時(shí)間接近，水擊壓力峰值在同量級(jí)范圍內(nèi)，說(shuō)明校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求，能夠模擬發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)水擊壓力產(chǎn)生。

2　水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)及校準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析

2.1水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法

水擊壓力傳感器的動(dòng)態(tài)靈敏度可以由以下公式計(jì)算：

式中：pi為對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器輸出的壓力幅值峰值；Ai為對(duì)應(yīng)于被校準(zhǔn)壓力傳感器輸出的信號(hào)的幅值峰值；i=1，2，3，…，n。

水擊壓力傳感器的上升時(shí)間為傳感器輸出從穩(wěn)定值的10%上升到水擊壓力信號(hào)峰值的時(shí)間，上升時(shí)間是研究水擊壓力傳感器的幅頻特性的重要參數(shù)之一。

2.2水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)試驗(yàn)

利用水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)水擊壓力傳感器和被校準(zhǔn)水擊壓力傳感器對(duì)稱安裝在校準(zhǔn)裝置管道上，傳感器的安裝接口及安裝力矩將和發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)保持一致，安裝力矩40 N.m， 校準(zhǔn)時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被校準(zhǔn)水擊壓力傳感器同時(shí)輸出信號(hào)進(jìn)行采集。為了準(zhǔn)確的獲取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，首先要保證校準(zhǔn)裝置及安裝方式要與真實(shí)的使用環(huán)境一致，校準(zhǔn)裝置產(chǎn)生的壓力信號(hào)的幅值和頻率，應(yīng)接近發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的壓力。

根據(jù)水擊壓力傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的范圍，校準(zhǔn)范圍從1 MPa校準(zhǔn)至6 MPa，共進(jìn)行10個(gè)點(diǎn)的標(biāo)定。由水擊壓力校準(zhǔn)系統(tǒng)按照設(shè)定的水擊壓力值，控制壓力調(diào)節(jié)裝置對(duì)貯箱初始?jí)毫M(jìn)行調(diào)節(jié)，控制校準(zhǔn)裝置的壓力值范圍在2～5MPa之間，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被校準(zhǔn)傳感器同時(shí)測(cè)量水擊信號(hào)，并將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，總結(jié)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)變化規(guī)律，水擊壓力輸入的壓力信號(hào)與輸出壓力信號(hào)之間的傳遞關(guān)系。通過(guò)水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)加載5 MPa壓力，重復(fù)進(jìn)行10次現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，用貝塞耳公式進(jìn)行計(jì)算，獲得水擊壓力測(cè)量結(jié)果的在最佳頻帶范圍的分散性。

2.3水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析

利用水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)分檔加載產(chǎn)生水擊壓力信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)利用最小二乘法進(jìn)行擬合，獲得校準(zhǔn)直線方程P= 0.226007+0.00097*Vc，Vc為傳感器輸出電壓值；P為計(jì)算壓力傳感器物理量。

用水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)進(jìn)行10次同檔位重復(fù)性校準(zhǔn)，獲得的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。利用貝塞爾法計(jì)算獲得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.119%，上升時(shí)均在5 ms以內(nèi)。

表1　傳感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1　Test data of sensor

通過(guò)對(duì)水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)分析，得到傳感器工作直線方程、上升時(shí)間；對(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)分析，得到水擊壓力傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)一致性較好。上升時(shí)間在1.2 ms左右，符合水擊壓力測(cè)量要求，水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)能作為發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)水擊壓力測(cè)量提供準(zhǔn)確依據(jù)。

2.4試驗(yàn)中降噪措施

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)每次采集的信號(hào)均有一定噪聲，分析原因是由地回路干擾引起。在傳感器中，如果同一根接地導(dǎo)線兩端不在同一地點(diǎn)接地，在負(fù)載不平衡或有其他因素影響時(shí)，會(huì)使中線兩端電位不等于0，就會(huì)在大地、導(dǎo)體和電源之間形成環(huán)路。這個(gè)地環(huán)路的電流會(huì)產(chǎn)生干擾現(xiàn)象，傳感器信號(hào)和干擾信號(hào)就會(huì)疊加在一起。在水擊壓力信號(hào)測(cè)量中解決干擾的措施主要有：

1） 利用測(cè)量電纜的選擇與鋪設(shè)方法抑制干擾信號(hào)傳輸線即測(cè)量電纜是測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分，主要選用正規(guī)廠家生產(chǎn)的雙膠屏蔽電纜。在鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意對(duì)易產(chǎn)生噪聲的導(dǎo)線盡量遠(yuǎn)離低電平信號(hào)線，避免把它們捆扎在一起或平行走線；對(duì)測(cè)量電纜布線時(shí)應(yīng)力求短、直并固定好電纜；低電平信號(hào)傳輸線布線時(shí)避免通過(guò)產(chǎn)生噪聲的設(shè)備；在滿足阻抗匹配的情況下盡量減少電路的輸入阻抗。

表2　傳感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.2　Test data of sensor

2）利用信號(hào)放大器對(duì)干擾的抑制

由于水擊壓力傳感器的輸出信號(hào)一般都比較微弱，并在傳輸過(guò)程中易受環(huán)境的電磁干擾，為此在緩變測(cè)量系統(tǒng)中，在信號(hào)調(diào)節(jié)器輸入端增加濾波放大環(huán)節(jié)，對(duì)信號(hào)采用放大-濾波-放大的形式，通過(guò)這種方式達(dá)到消除部分干擾的目的。

3）利用濾波器來(lái)抑制干擾

由于測(cè)量環(huán)境中的各種電子干擾以及測(cè)量系統(tǒng)本身的影響，通常測(cè)量信號(hào)中會(huì)有多種頻率成分的噪聲，噪聲有時(shí)會(huì)淹沒(méi)正常的輸入信號(hào)，在這種情況下需要采取濾波措施，抑制不需要的噪聲。濾波器的作用是選出有用的頻率信號(hào)，抑制雜亂無(wú)用的頻率信號(hào)，使一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，且衰減很小，而在此頻率范圍以外的信號(hào)衰減很大，從而提高系統(tǒng)的信噪比，達(dá)到抑制干擾的作用。

4） 利用水擊壓力測(cè)量系統(tǒng)在信號(hào)采集環(huán)節(jié)機(jī)殼接地一點(diǎn)接地方式有效抑制干擾。

3　結(jié)束語(yǔ)

利用研制的水擊壓力現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，對(duì)水擊壓力傳感器進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)試驗(yàn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計(jì)算，得到了水擊壓力傳感器的動(dòng)態(tài)靈敏度系數(shù)。在此基礎(chǔ)上分析了影響水擊壓力測(cè)量的干擾因素，給出了去除干擾的方法。為發(fā)動(dòng)機(jī)水擊壓力的動(dòng)態(tài)特性分析和提高液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)水擊壓力參數(shù)準(zhǔn)確測(cè)量奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

［1］崔海濤，劉慶明.沖擊波壓力傳感器測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定［J］.流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量，2004，3（18）：7-10.

［2］王維賚.動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量方法［M］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1986.

［3］程啟華，瞬態(tài)壓力測(cè)量中壓力管道頻率特性分析［J］.電子測(cè)量技術(shù)，2007，30（2）：1-2.

［4］JJG 624-89壓力傳感器動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1990.

［5］QJ20147-2012液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量方法［S］.北京：中國(guó)航天標(biāo)準(zhǔn)化研究所出版，2013.

［6］楊吉祥.CGY-450高壓傳感器校準(zhǔn)裝置研制與應(yīng)用［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2005 32（3）：4-7.

［7］孔德仁，朱明武，李永新，等.壓力傳感器準(zhǔn)靜態(tài)“絕對(duì)校準(zhǔn)”［J］.傳感器技術(shù)，2001，20（12）：32-34.

［8］范靜，楊軍，李程.基于激光測(cè)試技術(shù)的脈沖式壓力校準(zhǔn)方法［J］.南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，24（3）：261-264.

［9］陳卓如.工程流體力學(xué)［M］.河北：高等教育出版社，1992.

［10］朱明武，梁人杰，柳光遼，等.動(dòng)壓測(cè)量［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985.

［11］王樹(shù)人.水擊理論與水擊計(jì)算［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1981.

［12］沈冰妹，卜玉，劉瑞敏.運(yùn)載火箭動(dòng)力系統(tǒng)試驗(yàn)承力環(huán)的靜力試驗(yàn)［J］.火箭推進(jìn)，2014，40（6）：85-91. SHEN Bingmei，BU Yu，LIU Ruimin.Static test of support ring used in launch vehicle power system test［J］. Journal of rocket propulsion，2014，40（6）：85-91.

［13］左博，張蒙正.凝膠推進(jìn)劑直圓管中剪切速率與表觀粘性實(shí)驗(yàn)研究［J］.火箭推進(jìn)，2007，33（4）：12-15. Zuo Bo，Zhang Mengzheng.Experimental investigation of the apparent viscosity and the shear rate of gelled propellant in straight round pipe［J］.Journal of rocket propulsion，2007，33（4）：12-15.

［14］左博，張蒙正，張玫.凝膠推進(jìn)劑模擬液直圓管壓降計(jì)算及誤差分析［J］.火箭推進(jìn)，2008，34（1）：26-29. Zuo Bo，Zhang Mengzheng，Zhang Mei.Calculation and error analysis of pressure drop of gelled propellant simulants in the pipe［J］.Journal of rocket propulsion，2008，34（1）：26-29.

（編輯：馬杰）

中圖分類號(hào)：V416-34

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-9374（2016）03-0093-06

收稿日期：2016-02-16；修回日期：2016-04-30

基金項(xiàng)目：國(guó)防科工局計(jì)量課題（項(xiàng)目編號(hào)JSJC2013203A001）

作者簡(jiǎn)介：混平（1977—），女，高級(jí)工程師，研究領(lǐng)域?yàn)橐后w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)控技術(shù)

Research on field calibration method of water hammer pressure sensor

HUN Ping，SHAN Lin，LIU Jun，GENG Zhi
（Xi'an Aerospace Propulsion Test Technology Institute，Xi'an 710100，China）

Abstract:The importance of the water hammer pressure measurement and the necessity of the field calibration method of the water hammer pressure sensor for rocket engine are introduced in this paper.Based on the analyses on generation principle of water hammer pressure，measurement principle of water hammer pressure sensor and dynamic calibration systems at home and abroad，a field calibration system of the water hammer pressure sensor was designed，and the design indexes，working mode and difficulty in design of the field calibration device for the water hammer pressure sensor were proposed.The field calibration method of the water hammer pressure sensor is discussed in this paper. The field test data of the water hammer pressure sensor and engine test data are compared.The design feasibility of the water hammer pressure field calibration device is analyzed.The field calibration test of the water hammer pressure sensor was carried out with the designed calibration device.The sensitivity coefficient，system calibration curve and the rise time of the water hammer pressure sensorwere got after calculation and analysis of the data from the field test.In addition，the anti-interference measures are also put forward in allusion to the interference signal in water hammer pressure measurement.

Keywords:water hammer pressure，field calibration，calibration data