基本介紹
- 中文名：超高壓力測試系統
- 外文名：Ultra-high pressure test system
- 所屬領域：電機工程
- 適用領域：工業生產、軍事工程
- 套用舉例：地球科學研究、火箭燃料
- 我國首個系統：1GPa的標準活塞式壓力計
系統概述,發展概況,測試手段與套用範圍,活塞式壓力計,電阻式壓力感測器,彈簧管壓力表,套用氯化鈉壓縮曲線壓標法,套用氧化鎂體積變化率法,系統功能,技術指標,
系統概述
超高壓力測試系統為某爆破測試設計，系統用於在船上檢測爆破所產生的多種信號。本系統採用MAC Panel互聯接口，使得設備的整體外觀和設備的可靠性都有了提升。
發展概況
新型的材料伴隨著科學研究和地球物理學研究的發展而出現，伴之以超高壓測量技術的產生，1954年，美國通用電氣公司合成了金剛石，是在高溫(溫度約為17000K)、高壓條件下合成的。不久，又合成了立方氮化硼，溫度為1800°K，壓力為5-6GPa。三十多年來，世界各國在實驗室條件下合成的物質已超過1 000種，我國在50年代末合成了金剛石，又在70年代合成了立方氮化硼單晶，燒結出大顆粒立方氮化硼聚晶體。
在地球物埋學方面，人們一直在努力研究合成地球內部某些稀有的礦物，在實驗室內復現地球內部的壓力和溫場，是證明地球有關假說的有力手段。採用高溫高壓實驗來驗證構成地球的物質的物理性質及相互反應的條件研究地球內部岩石結構的變化及成礦規律研究高壓力下某些物質的特性，如高壓力下物質的電導率、磁性、光學特性等已很普遍。
超高壓測量問題，在工業技術中不但要求裝置簡單、緩、全，而且要求有高的測量精度。因此，世界各國普遍提出了關於超高壓精密測量的基礎理論和測量技術的研究。
我國早在60年代已試製出1GPa的標準活塞式壓力計，1981年上海計量測試研究所又研製成2.5 GPa的超高壓裝置，中國科學院的物理所、材料所等科研單位，根據自己的要求設計了各種類型的超高壓裝置，對超高壓技術進行研究。目前急待解決的問題是如何標定出我國自己的壓力定標數據，以適應科學技術的發展。
可見，超高壓技術是包括超高壓力的產生、控制和測量的研究，其測量裝置(包括數據處理系統)的性能，又直接影響著超高壓力的產生和控制。
測試手段與套用範圍
超高壓測試技術的測試手段與套用範圍有如下幾種：
活塞式壓力計
活塞式壓力計常用作超高壓壓力計的國家基準器，系用一套具有直接載入的控制間隙型活塞式壓力計，測量準確度高，擴展不確定度為1*10-3- 2*10-4。性能穩定，測量上限壓力可達(1-2.5)GPa。
電阻式壓力感測器
一般電阻絲材料為錳鋼鎳合金，有較大的電阻壓力係數，電阻溫度係數小，電阻值能長期穩定，在壓力作用下不發生相變。其電阻隨壓力增加而增加，電阻與壓力成線性關係。壓力到1.5GPa時，準確度級別為0.2級；到2.5GPa時為0.6級；到4GPa時為2級。壓力感測器採用標準活塞式壓力計比較檢定後，得出其輸出與壓力的關係。
在檢定系統中，有一種標準器具是標準電阻壓力計，測量上限分別為1600MPa和2500MPa，相對擴展不確定度皆為5*10-3。標準電阻壓力計的量值由國家計量基準裝置採用直接比較法傳遞檢定而得到。
彈簧管壓力表
彈簧管壓力表結構簡單，體積小，測量範圍寬，安裝維護方便，對環境的適應性強，所以，在超高壓測試中得到廣泛套用。利用彈簧管壓力表測量超高壓力，測量上限可達(1-1.5)GPa。在檢定系統中，彈簧管壓力表的測量上限為1.6GPa，準確度級別為1.5，2.5，4級。注意合理使用，防止在使用中壓力的急劇變化。條件允許時，壓力表可由國家基準直接進行傳遞檢定。
套用氯化鈉壓縮曲線壓標法
套用氯化鈉的壓力一體積一溫度三個狀態參數的函式關係，通過測定體積變化值和溫度值，可以計算出相應的壓力值。其測量上限壓力為30GPa，準確度級別可達0.3級。
套用氧化鎂體積變化率法
氧化鎂在100GPa壓力下不發生相變，因而可用於測量30GPa以上的壓力，可根據體積變化率(原體積與變化後體積之比)，求出相應的超高壓力值。
系統功能
測量總通道數：256路；
自由場壓力：16路；
壁壓：16路；
衝擊加速度：96路；
動應變：96路；
位移：12路；
衝擊速度：20路
數據測量同步精度：≤3μs
網路通訊能力：1000Mbps以上
試驗測量分系統抗振動衝擊性能滿足：衝擊：100g，6ms，振動：5Hz～200 Hz～5 Hz:12min掃頻時間，5Hz～7Hz：25.4mm位移；7Hz～92 Hz:2.5g；92 Hz～200 Hz：3.5g
技術指標
測量參數 | 測量範圍 | 測量頻段 | 測量精度 |
自由場壓力 | 1~200MPa | 1Hz~ | ≤5% |
壁壓 | 1~400MPa | 1Hz~ | ≤7% |
衝擊加速度 | 1~ | 0.5Hz~ | ≤10% |
衝擊速度 | 0~/s | DC~1KHz | ≤15% |
動應變 | 0~10000με | DC~2KHz | ≤15% |
位移 | 0~ | DC~300Hz | ≤10% |
