專利名稱：基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種次聲發(fā)生裝置，特別是一種可產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)次聲聲壓信號(hào)、用于校準(zhǔn)次聲傳感器的次聲發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
次聲波廣泛存在于自然界和人類生產(chǎn)生活中，如火山噴發(fā)、地震、核爆炸、火箭發(fā)射、超音速飛機(jī)飛行等均會(huì)產(chǎn)生次聲波。近年來，次聲檢測(cè)在環(huán)境保護(hù)、軍事監(jiān)察等領(lǐng)域越來越多地引起了人們的重視；此外，由于次聲波具有傳播距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、不易察覺等特點(diǎn)，次聲波技術(shù)在軍事、醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。次聲傳感器對(duì)于次聲波的檢測(cè)和應(yīng)用至關(guān)重要。為正確應(yīng)用次聲傳感器，按照計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定，必須在出廠前或使用一段時(shí)間后，對(duì)次聲傳感器的靈敏度等各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)。次聲傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)是發(fā)展次聲傳感器技術(shù)的重要保證，它是通過次聲發(fā)生裝置產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)次聲聲壓信號(hào)，用“絕對(duì)法”或“相對(duì)法”對(duì)次聲傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。次聲發(fā)生裝置是次聲傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)的重要組成部分，其產(chǎn)生的次聲聲壓信號(hào)質(zhì)量將直接決定對(duì)次聲傳感器的校準(zhǔn)精度。目前國內(nèi)外次聲發(fā)生裝置多由電機(jī)或振動(dòng)臺(tái)直接帶動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生正弦次聲聲壓，但由于非線性參數(shù)的影響，所產(chǎn)生的次聲聲壓波形失真度較大，從而影響次聲傳感器的校準(zhǔn)精度。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有的次聲發(fā)生裝置存在波形失真度大的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種波形失真度小，保障次聲傳感器的校準(zhǔn)精度的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置?；谖灰品答佇驼駝?dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，包括位移反饋型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，次聲發(fā)生腔和測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)位移的激光測(cè)振儀，激光測(cè)振儀獲取的振動(dòng)位移計(jì)算獲得次聲發(fā)生腔產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)聲壓值；
位移反饋型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、振動(dòng)臺(tái)和位移反饋組件；位移反饋組件包括測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件的位移波形的位移傳感器、比較位移波形與信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的偏差的比較器和對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理的控制器，位移傳感器與比較器之間還設(shè)有調(diào)理位移波形的信號(hào)調(diào)理電路；位移傳感器獲取的位移波形經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后，經(jīng)比較器與信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相減得到偏差信號(hào)，偏差信號(hào)經(jīng)控制器計(jì)算處理后，輸入功率放大器，驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行糾偏運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)輸出位移精確跟蹤低失真的信號(hào)源波形，降低了振動(dòng)臺(tái)輸出位移波形的失真度，進(jìn)而降低次聲發(fā)生裝置輸出聲壓信號(hào)的失真度。振動(dòng)臺(tái)設(shè)有允許激光測(cè)振儀的測(cè)量光通過的光通道和將測(cè)量光反射回激光測(cè)振儀的反射體，測(cè)量光從振動(dòng)臺(tái)的尾部入射，反射體固定在振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件背面；
次聲發(fā)生腔為密閉腔體，次聲發(fā)生腔內(nèi)設(shè)有與腔體適配的活塞，活塞與振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件的正面固定連接，被校準(zhǔn)次聲傳感器安裝在次聲發(fā)生腔的腔體內(nèi)。次聲發(fā)生裝置的基本原理是在尺寸遠(yuǎn)小于媒質(zhì)中聲波波長(zhǎng)的密閉腔中(尺寸最大是波長(zhǎng)的1/20)，通過活塞的運(yùn)動(dòng)，在密閉腔中激勵(lì)出壓力波，根據(jù)絕熱氣體定律，次聲發(fā)生腔產(chǎn)生聲場(chǎng)聲壓可表示為
權(quán)利要求
1.基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于包括位移反饋型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，次聲發(fā)生腔和測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)位移的激光測(cè)振儀，激光測(cè)振儀獲取的振動(dòng)位移計(jì)算獲得次聲發(fā)生腔產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)聲壓值P ^7p，夕為聲壓，r為空氣比熱比，A7為靜壓，i/為活塞的直徑，Z為活塞運(yùn)動(dòng)的4fO位移，V0為活塞平衡位置時(shí)的密閉腔的體積；位移反饋型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器和振動(dòng)臺(tái)和位移反饋組件；位移反饋組件包括測(cè)量振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件的位移波形的位移傳感器、比較位移波形與信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的偏差的比較器和對(duì)偏差信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理的控制器，位移傳感器與比較器之間設(shè)有調(diào)理位移波形的信號(hào)調(diào)理電路；振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件受控于控制器，控制器與振動(dòng)臺(tái)之間設(shè)有放大控制器輸出的控制信號(hào)的功率放大器；振動(dòng)臺(tái)設(shè)有允許激光測(cè)振儀的測(cè)量光通過的光通道和將測(cè)量光反射回激光測(cè)振儀的反射體，測(cè)量光從振動(dòng)臺(tái)的尾部入射，反射體固定在振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件背面；次聲發(fā)生腔為密閉腔體，次聲發(fā)生腔內(nèi)設(shè)有與腔體適配的活塞，活塞與振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件的正面固定連接，被校準(zhǔn)次聲傳感器安裝在次聲發(fā)生腔的腔體內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于激光測(cè)振儀獲取振動(dòng)位移計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)聲壓值作為被校準(zhǔn)次聲傳感器的校準(zhǔn)基準(zhǔn)；或者所述的次聲發(fā)生腔內(nèi)還設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器，標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器的輸出作為被校準(zhǔn)次聲傳感器的校準(zhǔn)基準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于所述的次聲發(fā)生腔包括腔體、與腔體適配的活塞、活塞端密封裝置、傳感器安裝密封蓋和托持腔體的支座。
4.如權(quán)利要求3所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于所述的傳感器安裝密封蓋上開設(shè)有容納被校準(zhǔn)次聲傳感器的第一容納孔，第一容納孔與被校準(zhǔn)次聲傳感器之間設(shè)有第一傳感器密封套筒。
5.如權(quán)利要求4所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于當(dāng)腔體內(nèi)還設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器時(shí)，傳感器安裝密封蓋上還開設(shè)有容納標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器的第二容納孔，第二容納孔與標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器之間設(shè)有第二傳感器密封套筒。
6.如權(quán)利要求3所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于活塞端密封裝置包括一體化密封膜和將一體化密封膜固定在次聲發(fā)生腔上的環(huán)形密封件，環(huán)形密封件包括通過螺釘固定在次聲發(fā)生腔上的固定件和將一體化密封膜壓緊于固定件上的環(huán)形壓板；一體化密封膜包括與環(huán)形密封件固接的外圈、與活塞固接的內(nèi)圈和連接外圈和內(nèi)圈的橡膠膜，固定件設(shè)有與外圈適配的第一安裝槽，活塞上設(shè)有與內(nèi)圈適配的第二安裝槽。
7.如權(quán)利要求3所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于活塞端密封裝置僅包括緊密地安裝在腔體上的活塞套，活塞與活塞套僅靠配合間隙實(shí)現(xiàn)密封。
8.如權(quán)利要求1-7之一所述的基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，其特征在于 所述的次聲發(fā)生裝置還包括安裝激光測(cè)振儀的激光測(cè)振儀底座，安裝振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)臺(tái)底座，安裝次聲發(fā)生腔的腔體安裝底板，和放置測(cè)量?jī)x器及其他工具的工作臺(tái)面，腔體安裝底板和工作臺(tái)面均安裝在氣腔底座上；激光測(cè)振儀底部設(shè)有可調(diào)支腳，激光測(cè)振儀和可調(diào)支腳放置激光測(cè)振儀底座上，激光測(cè)振儀底座通過減震器放置在地基上，振動(dòng)臺(tái)底座和氣腔底座通過可調(diào)墊鐵安裝于地基上。
全文摘要
基于位移反饋型振動(dòng)臺(tái)的次聲發(fā)生裝置，包括位移反饋型振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，次聲發(fā)生腔和激光測(cè)振儀；振動(dòng)臺(tái)采用位移反饋方式，驅(qū)動(dòng)活塞在密閉次聲發(fā)生腔腔體內(nèi)做低位移失真的正弦振動(dòng)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)次聲聲壓信號(hào)；激光測(cè)振儀通過貫穿振動(dòng)臺(tái)的光通道射入激光束，測(cè)量振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件的位移，計(jì)算得到次聲發(fā)生腔產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)聲壓值；次聲發(fā)生腔活塞與腔體可采用完全密封或間隙密封兩種形式；被校次聲傳感器和標(biāo)準(zhǔn)次聲傳感器安裝在次聲發(fā)生腔內(nèi)，通過檢測(cè)被校傳感器輸出，計(jì)算即可實(shí)現(xiàn)對(duì)次聲傳感器的“絕對(duì)校準(zhǔn)”或“相對(duì)校準(zhǔn)”。本發(fā)明具有所用技術(shù)成熟，可行性強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)，校準(zhǔn)精度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01H9/00GK102538944SQ201210007148
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者何聞, 何龍標(biāo), 周遠(yuǎn)來, 王春宇, 賈叔仕 申請(qǐng)人:中國計(jì)量科學(xué)研究院, 浙江大學(xué)