[发明专利]一种气体阶跃压力信号发生器

说明书

本发明涉及一种气体阶跃压力信号发生器，特别涉及一种压力快速变化的正、负阶跃压力激励源，属于试验技术领域。本发明的核心在于利用外力带动不完全齿轮的旋转，不完全齿轮通过带动质量块上的齿条压缩弹簧，弹簧通过压缩之后产生一个强大的反作用力，当不完全齿轮与齿条分离之后，弹簧的反作用力将质量块快速弹出并通过撞击使大、小压力腔之间的阀体打开，产生一个快速变化的阶跃压力。大、小腔压力大小可以方便的进行调节。本发明的压力激励源具有非常高的耐用性和可靠性，非常适合于低中压以及负压动态压力的校准与模拟试验。

技术领域

本发明涉及一种气体阶跃压力信号发生器，特别涉及一种压力快速变化的正、负阶跃压力激励源，属于试验技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断发展，需要进行动态测试的领域不断增加，目前阶跃类压力发生器是应用最广的压力发生器之一，阶跃类压力发生器在实验中可使传感器激振起来，从而得到传感器的频响特性。激波管装置是目前比较常见使用的阶跃类动态压力发生器，但激波管除了造价昂贵之外还存在的一个不足之处，由于激波管平台时间短，因此无法获得传感器低频段的频响特性。对于绝大多数动压测量来说，信号的低频分量占信号能量的绝大部分。因此，得不到传感器的低频特性是一个严重的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体阶跃压力信号发生器，该发生器能够提供快速变化的正、负阶跃压力激励源，产生中低压以及负压大幅值阶跃压力变化。本发明与激波管相比，阶跃压力平台时间更长，可以更好的检定传感器的低频特性；并且本发明采用的压力介质为气体，有效的避免了液体介质泄露、长时间变质以及需要单独提供液压源等不方便之处。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种气体阶跃压力信号发生器，包括：小腔、大腔、第一弹簧、支撑杆、隔压板、第二弹簧、不完全齿轮、质量块、冲击板、大腔压力进出口、小腔压力进出口；

连接关系：发生器为凸字形结构，上部为小腔，下部为大腔；发生器正中心位置安装有支撑杆；位于大腔中的部分支撑杆上安装有套筒，套筒上端与隔压板固定连接，套筒穿过质量块后下端与冲击板固定连接；所述冲击板与大腔下表面保持距离；所述隔压板表面积大于小腔与大腔连接处的面积，以便将小腔与大腔分隔开；第一弹簧与小腔顶端固定连接，绕支撑杆后与隔压板固定连接；第二弹簧绕在套筒上，第二弹簧的一端与隔压板固定连接，另一端与质量块固定连接；质量块一侧设置有齿条，并通过该齿条与不完全齿轮啮合；小腔上设置有小腔压力进出口；大腔上设置有大腔压力进出口；

进行正阶跃压力试验时，首先把发生器中的气体排空，然后在大腔中充入设定好压力的气体，关闭大腔压力进出口，确保装置处于密闭环境之后，通过顺时针旋转不完全齿轮，带动质量块向上移动，对第二弹簧进行挤压，当不完全齿轮旋转至没有齿的方向，第二弹簧对质量块产生强大的反作用力，使质量块快速撞击到冲击板上，由于冲击板与隔压板之间是刚性连接，故在撞击的一瞬间，冲击板与隔压板同时向下移动，大腔内的气体迅速进入小腔中，产生一个快速变化的正阶跃压力。

进行负阶跃压力试验时，首先把发生器中的气体排空，然后在小腔中充入设定好压力的气体，关闭小腔压力进出口；当需要做负压负阶跃试验时，将大腔中的压力抽至负压；当需要做常压负阶跃试验时，将大腔中的压力排空；确保装置处于密闭环境之后，通过顺时针旋转不完全齿轮，带动质量块向上移动，对第二弹簧进行挤压，当不完全齿轮旋转至没有齿的方向，第二弹簧对质量块产生强大的反作用力，使质量块快速撞击到冲击板上，由于冲击板与隔压板之间是刚性连接，故在撞击的一瞬间，冲击板与隔压板同时向下移动，小腔内的压力迅速进入大腔中，产生一个快速变化的负阶跃压力。

有益效果

1、本装置产生一个快速的正、负阶跃压力，压力幅值大小可调，装置平台时间比激波管装置的平台时间大几个数量级，只要装置不漏气，理论上平台时间可以达到无限长；并且操作方便简单，无污染，不损毁传感器，具有非常高的耐用性和可靠性，非常适合于中低压以及负压动态压力的校准与模拟试验。