一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器的制作方法

1.本发明属于动态压力发生技术领域，涉及一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器。


背景技术：

2.随时间变化的压力称为动态压力，动态压力校准的主要目的是确定被校系统的动态特性，得到压力传感器或压力测试系统的动态性能指标及动态数学模型。
3.动态压力校准的核心是动态压力激励源。动态压力校准常用的激励信号可分为周期信号和非周期信号两类。理想的激励信号应能将被校系统的全部模态频率激发，以便获得被校系统完整的动态特性。在工程实践中需根据用户具体的测试任务要求选择激励信号进行校准，以期获得较好的效果。目前周期信号激励源主要采用正弦激励源。
4.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。其中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。也有使用一端密封的波纹管代替气缸-活塞的气体脉动压力发生装置,气体发生原理相同。这种原理的脉动压力发生器，若要改变生成脉动压力的平均值，需要向气缸内充气或抽气，气缸内初始压力与大气压的压力差会作用在活塞上，阻碍活塞运动，压差越大阻力越大。在初始压力较大或接近真空时，就无法生成波形良好的脉动压力。


技术实现要素：

5.一般气缸活塞式的脉动压力发生器在初始压力为正压或负压时，由于内外压力差的作用对活塞的往复运动施加阻力，降低往复运动的位移，最终导致脉动压力幅值降低，生成的压力波形变差。本发明的目的是提供一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，对一般的气缸活塞式脉动压力发生器进行改进，将单腔室结构改进为双腔室，将单腔室充压(抽气)改进为双腔室同时充压(抽气)，保证活塞两面的压力相同，因此活塞在往复运动时不会受到额外的阻力，在正压和负压下生成的脉动压力幅值大于单腔气缸活塞结构。此外，两个腔室内的脉动压力信号相位差固定为180
°
。
6.本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
7.本发明公开的一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，在气缸活塞式脉动压力发生器的基础上，通过在活塞外侧引入另一个腔室，并充入压力相等的介质，来抵消活塞内外两面压力差的作用，增大气缸活塞结构在低压和高压下的脉动压力发生性能，增大压力幅值，降低波形失真度。
8.本发明公开一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，包括基座、振动台、气缸、活塞、气压源、气路和阀门。气缸安装在基座之上，活塞边缘与气缸内壁动密封，活塞与气缸下的孔动密封。振动台带动活塞往复位移，在两个腔室内生成正弦压力。气压源通过气路连接至气缸内，两个阀门分别控制两个腔室，调节气缸内的初始压力，生成的脉动压力平均值覆盖正压与负压。关闭阀门后气缸整体处于封闭状态，并被活塞分为两个独立腔室，活塞伸出气缸与振动台相连。工作时通过阀门同时向两个腔室充气或抽气，此时活塞两面压强相等，因
此活塞在往复运动时不会受到额外的阻力，在正压和负压下生成的脉动压力幅值大于单腔气缸活塞结构，在振动台推力不变的情况下获得更大的振动位移，生成更高幅值的脉动压力。此外，两个腔室内的脉动压力信号相位差固定为180
°
。
9.作为优选，所述的基座固定，为气缸提供支撑。
10.作为优选，所述的振动台的台体固定，工作时台面做正弦往复运动，台面与活塞的杆部连接。
11.作为优选，所述的气缸缸体与基座固定连接，为方便活塞的安装，气缸做成分体结构。气缸内壁与活塞边缘配合，形成动密封；气缸下孔与活塞配合，也形成动密封。
12.作为优选，所述的气压源能够提供预设压力的气体，覆盖正压和负压。
13.阀门关闭后气缸整体处于封闭状态，并被活塞分为两个独立腔室，所述两个独立腔室为气腔a与气腔b。所述阀门包括阀门a、阀门b。
14.本发明公开一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器的工作方法为：同时打开阀门a和阀门b，调节气压源输出预设的初始压力到气腔a与气腔b内后，同时关闭阀门a和阀门b。此时气腔a与气腔b内部压力相等。
15.控制振动台产生正弦规律的往复位移，传递给活塞，反复压缩气腔a与气腔b内的介质，在其内部产生脉动压力。
16.由于气腔a与气腔b的体积和保持一定，当气腔a内的介质受到活塞的压缩时，气腔b内的介质则会受到活塞的拉伸，即气腔a内的压力达到波峰时，气腔b内的压力刚好达到波谷，因此气腔a与气腔b内的脉动压力相位刚好相差180
°
。
17.有益效果：
18.1.本发明公开的一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，在气缸活塞式脉动压力发生器的基础上，通过在活塞外侧引入另一个腔室，并充入压力相等的介质，来抵消活塞内外两面压力差的作用，增大气缸活塞结构在低压和高压下的脉动压力发生性能，增大压力幅值，降低波形失真度。
19.2.不同于其他的脉动压力校准装置，本发明公开的一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，没有额外的压力室结构，同时采用内凹形状的端盖；因此，在振动位移较小时，能够显著提高生成脉动压力的幅值。
20.3.本发明公开的一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，两个腔室可以生成相位差180
°
的脉动压力，能够用于特殊校准应用。
21.4.本发明公开的一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，通过气压源、气路和阀门调节气腔内的初始压力，生成的脉动压力平均值覆盖正压与负压。
附图说明
22.图1本发明公开的一种无压力室气体脉动压力校准装置的原理示意图；
23.其中：1—振动台，2—基座，3—气缸，4—气腔a，5—活塞，6—气腔b，7—阀门a，8—阀门b，9—气路，10—气压源。
具体实施方式
24.为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步
说明。
25.实施例1：
26.如图1所示，本实施例公开一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器，包括振动台1、基座2、气缸3、活塞5、气压源10、气路9和阀门。气缸3安装在基座2之上，活塞5边缘与气缸3内壁动密封，活塞5与气缸3下的孔动密封。振动台1带动活塞5往复位移，在两个腔室内生成正弦规律的压力。气压源10通过气路9连接至气缸3内，两个阀门分别控制两个腔室，调节气缸3内的初始压力，生成的脉动压力平均值覆盖正压与负压。
27.所述两个阀门分别为阀门a7、阀门b8。所述两个独立腔室为气腔a4与气腔b6。
28.本实施例公开一种双腔气缸活塞式脉动压力发生器的工作方法为：
29.同时打开阀门a7和阀门b8，调节气压源10输出预设的初始压力到气腔a4与气腔b6内后，同时关闭阀门a7和阀门b8。此时气腔a4与气腔b6内部压力相等。
30.控制振动台1产生正弦规律的往复位移，传递给活塞5，反复压缩气腔a4与气腔b6内的介质，在其内部产生脉动压力。
31.由于气腔a4与气腔b6的体积和保持一定，当气腔a4内的介质受到活塞5的压缩时，气腔b6内的介质则会受到活塞5的拉伸，即气腔a4内的压力达到波峰时，气腔b6内的压力刚好达到波谷，因此气腔a4与气腔b6内的脉动压力相位刚好相差180
°
。
32.尽管本发明较多的使用了振动台1，基座2，气缸3，气腔a4，活塞5，气腔b6，阀门a7，阀门b8，气路9，气压源10等术语,但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语,是为了更方便地描述和解释本发明的本质把他们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
33.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。