● 摘要
本论文研究利用激光干涉技术进行动态压力校准的理论与实现问题。将激光测量结果与被校压力传感器的测量结果进行比较，从而实现对被校压力传感器的校准。基于激光的频带宽、灵敏度高等特点，可以使动态压力测试系统的幅值及相移的准确度、可靠性得到很大提高。论文首先研究了如何产生气体正弦压力的问题。采用转轴式出口调制型机械结构，容腔容积不变，保持流入容腔的气体流量一定，周期地改变容腔出口面积，使流出腔体的气体流量按周期变化，通过喷管喉面和驱动系统的优化设计来实现产生正弦压力的目的。其次研究如何利用激光干涉技术对正弦压力进行测量的问题。依据光在不同压力介质中的折射率不同。光通过正弦压力变化的介质时，光的折射率随之不断变化，光程也随之不断变化。利用激光干涉原理将这种变化记录下来。对不同激光干涉仪进行研究比较，最终选择外差式激光干涉仪作为正弦压力的激光测量系统。由于光电信号的频率很高，普通数据采集设备无法满足要求，通过对光电信号进行降频的方法实现了对光电信号的采集。光电信号通过软件解调得到正弦压力变化曲线，本论文还研究了利用激光测量结果对被校压力传感器进行校准的软件设计与实现问题。软件以LabVIEW为平台利用正弦逼近法和傅立叶变换算法，计算信号的幅频特性和相频特性。论文研究工作最终形成了一套完整的正弦压力校准系统。测试结果表明该动态压力校准系统达到的技术指标为：正弦压力频率1Hz～3kHz，压力范围0.05MPa～2MPa，幅值不确定度为2.2％(k=2)；优于开题时预定的正弦压力频率1Hz～1kHz，压力范围0.1MPa～1MPa，幅值不确定度3％(k=2)。本文得到的理论与实验结果对于进一步开展气体动态压力校准具有重要的理论意义与工程应用价值。