振动传感器低温校准系统

1、成果简介（主要阐述成果核心内容，500字内） 火箭动力冗余、动力重构以及重复使用技术不断发展，对液体火箭发动机故障监测、故障诊断功能的需求更加迫切，这对先进、高精度的测量测试技术也提出了更高的要求。针对低温压力传感器低温测量准确性差、低温振动传感器可靠性不足等薄弱环节改进研究。针对“低温振动传感器可靠性不足”的问题，开展低温振动传感器低温校准（-70℃左右）测试研究，在生产和校准阶段剔除存在质量隐患和低温测量偏差较大的产品，保证交付产品的可靠性和测量准确性。 为了更为准确的测量液氧供应系统的力学环境响应，需要提升低温环境测试能力，氧泵壳体上的振动测点对转子系统故障诊断技术的研究非常重要。目前的低温振动传感器为室温状态下校准，不具备低温环境下校准条件，但通过低温试验（浸泡液氮）发现，室温环境下和低温环境下（-70℃左右）传感器灵敏度差异较大（超过20%），导致传感器在实际低温环境使用时的测试数据与校准环境的测试数据也存在较大差异；同时，振动传感器在低温试验环境下存在低频上翘现象，即在2kHz甚至5kHz范围内振动量值出现异常上翘，严重影响了对泵的振动量级的评价，通过研制一套具备低温环境条件的低温振动传感器校准系统，解决了低温条件振动传感器的校准问题。 2、主要创新点（主要介绍成果的创新之处，700字内） 采用“比较法”进行校准，系统组成如下： （1）温度控制系统主要由温度控制器、制冷机组、反馈控温传感器、低温试验箱体组成。 温度控制系统指标要求：温度范围：-70℃～28℃，温度测量偏差：±2℃，温度稳定度：±3℃/2min，降温速率：室温至-70℃不大于45min。 （2）振动标准装置由参考传感器、标准振动台、信号源、功率放大器、适调放大器和振动延伸杆组成。系统达到的指标要求：加速度：(1～5)g，频率范围：(20～1000)Hz。振动标准系统原理图如下： 目前市场上的标准振动台，其带载能力无法满足振动延伸杆和被校传感器整体校准的指标要求。研制设计了非标振动台，保证参考传感器及标准振动台工作温度，即使振动延伸杆下端温度tH不要过低，振动延伸杆应选取材料导热系数小的材料。振动延伸杆设计为中空的柱状，减小壁厚。 综上需求，查找材料密度、导热系数、弹性模量，通过试错试验验证最终选取可加工熔铸云母陶瓷。这种材料可加工性好、刚度高、质量轻等特点，在低温下其刚度和强度等物理特性几乎不变。 （3）创新亮点 A、实现了振动传感器的低温校准，提高了其在发动机故障诊断中的测量准确度；B、设计专用的振动延长杆，可实现被校传感器处于低温环境中；C、设计专用校准软件及控制系统，提高校准过程的自动化，缩短数据处理周期。