壳体电容式电子测压器的校准及非线性修正技术研究

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壳体电容式电子测压器,作为一种新型的火炮膛压测试仪,具有灵敏度高、体积小、低功耗等优点。该测压器以壳体材料为敏感元件,当受到外界压力作用时电容值发生变化,经过测试电路转换存储,上位机再现压力-时间曲线。面对恶劣的环境条件,测压器必须要保证其测试精度和可靠性,因此在对比了集中常见的校准方法后,本文选取模拟膛压校准法对该测压器进行校准,并重点分析了校准过程中对校准结果的各种影响因素。结果表明,标准测试系统的精度高,作为标准源的3个传感器特性良好,而应变、热冲击、模腔、加速度等效应给测压器校准产生的影响较小,可以忽略。基于测试条件和数据融合理论,对校准数据进行分析可知,测压器产生的误差较大,分析其原因主要是由于电容传感器的非线性造成的,因此对测压器的非线性产生原因和拟合方法做了分析比较,通过对非线性拟合后的数据分析可得,测压器满足标准要求,得到了很好的修正。本文主要研究内容有三点:1)简要分析了膛压信号的特性,介绍了壳体电容式电子测压器的原理和设计,通过电容传感器有限元分析和实测数据对比,理论与实际工程应用的数据有较大的差异性;2)为了保证测压器测试数据的准确性,需对其进行校准。本文选取模拟膛压发生器对3个标准传感器和测压器产生模拟火炮膛压的信号,将标准传感器通过数据融合后的数据作为校准源,分析测压器的峰值和上升沿;3)基于校准后的数据误差较大,而测压器是基于电容传感原理的膛压测试仪,本文最后分析了测压器非线性产生的原因,并对其进行修正,结果证明,修正后的数据是满足标准要求的。
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