[发明专利]一种极小量程压力系统准静态气压校准装置及设计方法

权利要求书

1.一种极小量程压力系统准静态气压校准装置设计方法，其特征在于，

所述校准装置包括后端盖、缸体、直线轴承、前端盖、活塞；

所述后端盖固定在缸体底部；所述缸体与后端盖之间密封；所述缸体内开有腔室，腔室内填充有传压介质；所述前端盖固定在缸体前端；所述直线轴承置于所述缸体内，与活塞配合以减小摩擦阻力；所述缸体中间设有环形轴肩，用于支撑直线轴承；所述活塞后端位于缸体内，前端穿过直线轴承和前端盖；所述活塞底端环面套有轴密封圈，用于活塞与缸体之间的密封；所述传压介质为空气；所述后端盖上设有多个螺纹孔，螺纹孔上设有标准压力传感器和被校准压力传感器；所述缸体底部开槽，置入端盖密封圈，用于缸体与所述后端盖的密封；

其设计方法包括以下步骤：

步骤1、构建摆锤的整个碰撞过程的运动方程、协调方程和物理方程；

步骤2、求解摆锤的缸体内压力峰值p_m的函数表达式；

步骤3、求解落锤的缸体内压力峰值p_m′的函数表达式；

步骤4、由摆锤的缸体内压力峰值以及落锤的缸体内压力峰值，分析易实现的降低压力方式。

2.根据权利要求1所述的极小量程压力系统准静态气压校准装置设计方法，其特征在于，步骤1构建摆锤的整个碰撞过程的运动方程、协调方程和物理方程分别为：

建立运动方程：

建立协调方程：

建立物理方程：

式中，p为缸体内压力，J为摆锤的转动惯量，为摆锤的角位移，S为活塞有效面积，L为摆杆的长度，ΔV为缸体的容积变化量，V₀为缸体的初始容积，为关于的函数表达形式。

3.根据权利要求1所述的极小量程压力系统准静态气压校准装置设计方法，其特征在于，步骤2求解摆锤的缸体内压力峰值p_m的函数表达式为：

其中α为传压介质弹性模量压力系数，E₀为传压介质的初始体积弹性模量，ω₀为摆锤初始角速度，J为摆锤的转动惯量，V₀为缸体的初始容积。

4.根据权利要求1所述的极小量程压力系统准静态气压校准装置设计方法，其特征在于，步骤3求解落锤的缸体内压力峰值p_m′的函数表达式为：

其中α为传压介质弹性模量压力系数，m为落锤的质量，g为重力加速度，E₀为传压介质的初始体积弹性模量，V₀为缸体的初始容积，h为重锤落高。

5.根据权利要求1所述的极小量程压力系统准静态气压校准装置设计方法得到的校准装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将直线轴承由缸体前端置入缸体，将前端盖与缸体固定；

步骤2、将轴密封圈按入活塞的密封槽内，将活塞的活塞面朝外，由缸体后端插入，至活塞杆由前端伸出；

步骤3、将端盖密封圈按入缸体后端的密封槽内；

步骤4、将标准传感器、被校传感器、堵头安装在后端盖上，将后端盖与缸体固定；

步骤5、启动落锤准静态压力校准装置使重锤具有一定的高度，或者启动摆锤准静态压力校准装置，使重锤具有一定的角度，释放重锤敲击活塞，活塞向下运动挤压空气产生压力，由标准传感器与被校传感器感知，经由二次仪表收集并记录信号；

步骤6、调整重锤高度/角度多次试验，完成准静态校准流程。