一种波纹管式气体脉动压力发生器制造技术

本发明专利技术公开的一种波纹管式气体脉动压力发生器，属于动态压力发生技术领域。本发明专利技术能够于常温或低温环境下，在不同的初始压力下产生不同频率和幅值的脉动压力。本发明专利技术包括脉动压力发生单元和初始压力调节单元。脉动压力发生单元使用一端密封的波纹管组件代替气缸—活塞式结构，结构简单可靠，在低温环境下仍有良好的密封性；波纹管具有很好的收缩比，能够获得很高的脉动压力幅值；波纹管结构柔韧性好，收缩与拉伸运动规律，脉动压力曲线波形失真度低且能够达到高频率。初始压力调节单元将气压源压力调整并传输至压力室内，改变脉动压力的平均压力值。

【技术实现步骤摘要】
一种波纹管式气体脉动压力发生器
本专利技术属于动态压力发生
，具体涉及一种波纹管式气体脉动压力发生器。
技术介绍
动态压力测试技术被广泛应用于航空、航天、兵器等国防军工领域，安装在高空飞行器上的传感器常常处于低温环境下，其性能参数受温度影响很大。在风洞实验中，压力传感器被密集安装在风洞进口处和实验模型中，风洞运行过程中自身会产生气流脉动压力，实验模型也会激发强烈的脉动压力。同时，为了模拟飞行器在平流层的飞行状态，一些低雷诺数风洞的工作温度低至-100℃。在低温环境下，传感器的幅值灵敏度、谐振频率、上升时间等动态特性参数的变化会直接增大测量结果的误差。现有的压力传感器动态校准都只在常温环境下进行，未考虑温度变化带来的影响，校准结果必然存在误差，因此迫切需要开展低温环境下动态压力校准技术的研究。动态压力的校准需要能生成标准脉动压力信号的压力源，现有的常温脉动压力发生器从工作原理上分为谐振式、调制式、气缸—活塞式。谐振式结构只适用于液体介质。调制式结构在固定容积的压力室中保证入口压力不变，改变出口截面面积，在压力室内产生脉动变化的压力信号；气缸—活塞式结构通过活塞的往复运动改变封闭气缸的剩余容积，进而在气缸内产生正弦变化的压力信号。以上两种常温气体脉动压力发生器在低温环境下都不适用，本装置需要在常温下存放，在低温下实验，显然一般的调制式结构与气缸—活塞式结构无法满足大温度跨度区间所提出的密封性要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种波纹管式气体脉动压力发生器，能够于常温或低温环境下，在不同的初始压力下产生不同频率和幅值的脉动压力。波纹管式气体脉动压力发生器使用一端密封的波纹管组件代替气缸—活塞式结构，其结构简单可靠，在低温环境下仍有良好的密封性；波纹管具有很好的收缩比，能够获得很高的脉动压力幅值；波纹管结构柔韧性好，收缩与拉伸运动规律，脉动压力曲线波形失真度低且能够达到高频率。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：本专利技术公开的一种波纹管式气体脉动压力发生器，包括脉动压力发生单元和初始压力调节单元。所述的脉动压力发生单元包括振动台、压力室，还包括代替气缸—活塞式结构功能的波纹管组件。所述的脉动压力发生单元通过波纹管封闭端盖的往复运动，反复压缩压力室和波纹管内的气体产生脉动压力，即通过波纹管实现气缸—活塞式结构的气体压力发生功能。由于波纹管结构在常温环境和低温环境下都具有良好的密封性，进而提升了脉动压力发生单元的气体压力发生性能，且由于波纹管结构在低温环境下仍有良好的密封性，进而保证波纹管在低温环境下的气体压力发生性能与常温环境下相当；由于波纹管具有收缩比高的优点，进而保证脉动压力发生单元获得很高的脉动压力幅值；由于波纹管结构柔韧性好，收缩与拉伸运动规律，进而保证脉动压力曲线波形失真度低且能够达到高频率；由于波纹管为柔性元件，工作时同轴度要求不高，在安装和工作时允许预定范围内的偏差，易于实现。所述的振动台为正弦振动台，包括固定的振动台体和活动的振动台面，振动台在工作时振动台面的位移—时间曲线为正弦曲线，并通过振动控制仪调节正弦曲线的频率和幅值。所述的波纹管组件由法兰盘、波纹管、封闭端盖组成。为了保证波纹管与法兰盘、封闭端盖之间的密封性及连接的紧固性，作为优选，法兰盘、波纹管、封闭端盖之间通过焊接连接。所述的法兰盘中心开有与压力室连通的通孔，法兰盘边缘与基座固定连接。作为优选，在法兰盘边缘布置通孔，通过通孔与螺栓固定连接法兰盘与基座。所述的封闭端盖为一圆盘，与振动台面固定连接，跟随振动台面做正弦规律的往复位移运动。所述的波纹管两端分别与法兰盘和封闭端盖密封固定连接。作为优选，选用内容积远大于压力室容积的波纹管，很小的往复位移即能够产生很大的脉动压力幅值。所述的压力室与法兰盘的通孔密封连接，压力室内壁开有压力调节孔和压力测量孔：压力调节孔连接初始压力调节单元；压力测量孔上安装压力传感器。所述的初始压力调节单元用于调节压力室中的初始压力，进而调节脉动压力发生单元生成的脉动压力的平均值。所述的初始压力调节单元包括气路、开关阀、调压阀、气压源。所述的气路两端分别连接压力调节孔与气压源。所述的开关阀与调压阀安装在气路中间，开关阀靠近压力调节孔一侧，调压阀靠近气压源一侧。所述的气压源根据需要选择正压气压源或负压气压源。本专利技术公开的一种波纹管式气体脉动压力发生器的工作方法为：本专利技术的安装过程为：振动台为正弦振动台，包括固定的振动台体和活动的振动台面，振动台在工作时振动台面的位移—时间曲线为正弦曲线，并通过振动控制仪调节正弦曲线的频率和幅值。波纹管组件由法兰盘、波纹管、封闭端盖组成。为了保证波纹管与法兰盘、封闭端盖之间的密封性及连接的紧固性，法兰盘、波纹管、封闭端盖之间通过焊接连接。波纹管组件的法兰盘中心开有与压力室连通的通孔，法兰盘边缘布置通孔，通过通孔与螺栓固定连接法兰盘与基座。封闭端盖为一圆盘，与振动台面固定连接，跟随振动台面做正弦规律的往复位移运动。压力室开有压力调节孔和压力测量孔：压力测量孔上安装标准压力传感器，压力测量孔上安装被校压力传感器；压力调节孔连接通过气路连接至气压源。所述的初始压力调节单元用于调节压力室中的初始压力，进而调节脉动压力发生单元生成的脉动压力的平均值。所述的初始压力调节单元包括气路、开关阀、调压阀、气压源。气路两端分别连接压力调节孔与气压源。开关阀与调压阀安装在气路中间，开关阀靠近压力调节孔一侧，调压阀靠近气压源一侧。气压源根据需要选择正压气压源或负压气压源。本专利技术测试方法为：气压源提供的压力值为P0，经过调压阀后调节为所需的压力值P1后到达压力室，作为生成脉动压力的平均值。完成调压后，关闭开关阀，之后压力室与波纹管组件内的气体质量将维持不变。设置振动台的振动频率为f，振动台面最大位移为2s。振动台面带动波纹管组件的封闭端盖做正弦往复运动，其位移变化为：封闭端盖的位移使波纹管内容积发生改变：关闭开关阀后，压力室与波纹管内气体总质量保持不变，由理想气体状态方程，压力室内气体的压力P为：因此，压力室内部的气体压力为：平均压力为P1、幅值为频率为f的正弦脉动压力。安装在压力测量孔处的压力传感器将受到同样的正弦脉动压力。式中：s——振动台往复运动半行程f——振动台往复运动频率ω——振动台往复运动角频率V1——压力室内容积V2——波纹管初始内容积A——波纹管等效横截面积有益效果：1、本专利技术公开的一种波纹管式气体脉动压力发生器，在脉动压力发生单元中，通过波纹管组件代替气缸—活塞式结构的功能，通过波纹管封闭端盖的往复运动，反复压缩压力室和波纹管内气体产生脉动压力，即通过波纹管实现气缸—活塞式结构的气体压力发生功能。由于波纹管结构在常温环境和低温环境下都具有良好的密封性，进而提升了脉动压力发生单元气体压力发生性能，且由于波纹管结构在低温环境下仍有良好的密封性，进而保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：包括脉动压力发生单元和初始压力调节单元；所述的脉动压力发生单元包括振动台(1)、压力室(4)，所述的脉动压力发生单元还包括代替气缸—活塞式结构功能的波纹管组件(2)；/n所述的脉动压力发生单元通过波纹管封闭端盖的往复运动，反复压缩压力室(4)和波纹管内的气体产生脉动压力，即通过波纹管实现气缸—活塞式结构的气体压力发生功能；由于波纹管结构在常温环境和低温环境下都具有良好的密封性，进而提升脉动压力发生单元的气体压力发生性能，且由于波纹管结构在低温环境下仍有良好的密封性，进而保证波纹管在低温环境下的气体压力发生性能与常温环境下相当；由于波纹管具有收缩比高的优点，进而保证脉动压力发生单元获得很高的脉动压力幅值；由于波纹管结构柔韧性好，收缩与拉伸运动规律，进而保证脉动压力曲线波形失真度低且能够达到高频率；由于波纹管为柔性元件，工作时同轴度要求不高，在安装和工作时允许预定范围内的偏差，易于实现；/n所述的振动台(1)为正弦振动台，包括固定的振动台体和活动的振动台面，振动台(1)在工作时振动台面的位移—时间曲线为正弦曲线，并通过振动控制仪调节正弦曲线的频率和幅值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：包括脉动压力发生单元和初始压力调节单元；所述的脉动压力发生单元包括振动台(1)、压力室(4)，所述的脉动压力发生单元还包括代替气缸—活塞式结构功能的波纹管组件(2)；
所述的脉动压力发生单元通过波纹管封闭端盖的往复运动，反复压缩压力室(4)和波纹管内的气体产生脉动压力，即通过波纹管实现气缸—活塞式结构的气体压力发生功能；由于波纹管结构在常温环境和低温环境下都具有良好的密封性，进而提升脉动压力发生单元的气体压力发生性能，且由于波纹管结构在低温环境下仍有良好的密封性，进而保证波纹管在低温环境下的气体压力发生性能与常温环境下相当；由于波纹管具有收缩比高的优点，进而保证脉动压力发生单元获得很高的脉动压力幅值；由于波纹管结构柔韧性好，收缩与拉伸运动规律，进而保证脉动压力曲线波形失真度低且能够达到高频率；由于波纹管为柔性元件，工作时同轴度要求不高，在安装和工作时允许预定范围内的偏差，易于实现；
所述的振动台(1)为正弦振动台，包括固定的振动台体和活动的振动台面，振动台(1)在工作时振动台面的位移—时间曲线为正弦曲线，并通过振动控制仪调节正弦曲线的频率和幅值。


2.如权利要求1所述的一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：所述的波纹管组件(2)由法兰盘、波纹管、封闭端盖组成；为了保证波纹管与法兰盘、封闭端盖之间的密封性及连接的紧固性；法兰盘、波纹管、封闭端盖之间通过焊接连接。


3.如权利要求2所述的一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：所述的法兰盘中心开有用于与压力室(4)连通的通孔，法兰盘边缘与基座(3)固定连接；在法兰盘边缘布置通孔，通过通孔与螺栓固定连接法兰盘与基座。


4.如权利要求3所述的一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：所述的封闭端盖为一圆盘，与振动台面固定连接，跟随振动台面做正弦规律的往复位移运动；
所述的波纹管两端分别与法兰盘和封闭端盖固定连接，保证密封；选用内容积远大于压力室(4)容积的波纹管，很小的往复位移即能够产生很大的脉动压力幅值。


5.如权利要求4所述的一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：所述的压力室(4)与法兰盘的通孔密封连接，压力室(4)内壁开有压力调节孔(7)和压力测量孔(5、6)：压力调节孔(7)连接初始压力调节单元；压力测量孔(5、6)上安装压力传感器。


6.如权利要求5所述的一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：所述的初始压力调节单元用于调节压力室(4)中的初始压力，进而调节脉动压力发生单元生成的脉动压力的平均值；所述的静态压力调节单元包括气路(8)、开关阀(9)、调压阀(10)、气压源(11)。


7.如权利要求6所述的一种波纹管式气体脉动压力发生器，其特征在于：所述的气路(8)两端分别连接压力调节孔(7)与气压源(11)；
所述的开关阀(9)与调压阀(10)安装在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪博，李天然，史博，蔡菁，王辰辰，李峰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11