【摘 要】
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火炮动态压力测试中常常伴随热量的传递,变化的温度造成压力传感器产生较大的误差,影响压力测量的准确性。为了解决这一问题,本文提出了热防护的方法,针对压力传感器采用涂抹油脂和粘贴塑料薄膜的措施,针对测压敏感元件设计了膜片式压力传感器和PVDF测压装置。运用单层板温升理论,对设计的热防护措施进行了防热分析。根据不同的热防护措施和材料属性,得出了油脂、塑料和金属三类材料的表面、背面温升随材料厚度和热流作用
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火炮动态压力测试中常常伴随热量的传递,变化的温度造成压力传感器产生较大的误差,影响压力测量的准确性。为了解决这一问题,本文提出了热防护的方法,针对压力传感器采用涂抹油脂和粘贴塑料薄膜的措施,针对测压敏感元件设计了膜片式压力传感器和PVDF测压装置。运用单层板温升理论,对设计的热防护措施进行了防热分析。根据不同的热防护措施和材料属性,得出了油脂、塑料和金属三类材料的表面、背面温升随材料厚度和热流作用时间的变化规律。推导了无空腔管道耗散模型及其近似算法,分析了硅脂涂层厚度对其幅频特性的影响,得出了硅脂涂层越厚,共振频率越低,有效带宽越窄的规律。推导了周边固支圆薄板的固有频率表达式,用以估算膜片式压力传感器的自振频率;利用ANSYS对周边固支圆薄板和膜片式压力传感器分别进行了模态求解,发现两者的各阶模态振型相对应且频率相近,验证了在振动分析中将膜片式压力传感器简化为周边固支圆薄板的可行性。比较了求解流固耦合模态的声固耦合法和虚拟质量法,利用ANSYS对PVDF测压装置简化模型做了干、湿模态分析,结果表明液体的存在不仅降低了各阶模态的固有频率,甚至改变了模态振型的顺序;进一步的仿真研究了液体深度和内压对其固有频率的影响规律。设计了热冲击实验装置,对热防护措施进行了热冲击实验研究,发现压力传感器和测压敏感元件均会对热冲击产生响应,而热防护措施具有一定的延缓热传递、降低热冲击响应的作用。设计了摆锤和活塞-液压两个脉冲压力发生器,对热防护措施进行了动态特性实验研究,发现热防护措施本身的动态特性会对动态压力测量产生一定影响,会限制压力传感器优良特性的充分发挥。因此在热防护设计时应尽可能提高热防护措施的动态特性。本文对压力传感器和测压敏感元件热防护的探索研究,为火炮动态压力测试中温度影响问题提供了一种解决办法;实验中将压力和温度解开,分别予以研究,具有一定的参考意义。
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