專利名稱：基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種次聲發生裝置，特別是一種可產生標準次聲聲壓信號、用于校準次聲傳感器的次聲發生裝置。
背景技術：
次聲波廣泛存在于自然界和人類生產生活中，如火山噴發、地震、核爆炸、火箭發射、超音速飛機飛行等均會產生次聲波。近年來，次聲檢測在環境保護、軍事監察等領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、穿透能力強、不易察覺等特點，次聲波技術在軍事、醫學、工業生產等領域的應用也越來越廣泛。次聲傳感器對于次聲波的檢測和應用至關重要。為正確應用次聲傳感器，按照計量檢定規程的規定，必須在出廠前或使用一段時間后，對次聲傳感器的靈敏度等各項性能指標進行校準。次聲傳感器校準系統是發展次聲傳感器技術的重要保證，它是通過次聲發生裝置產生標準次聲聲壓信號，用“絕對法”或“相對法”對次聲傳感器進行校準。次聲發生裝置是次聲傳感器校準系統的重要組成部分，其產生的次聲聲壓信號質量將直接決定對次聲傳感器的校準精度。目前國內外次聲發生裝置多由電機或振動臺直接帶動活塞做往復運動產生正弦次聲聲壓，但由于非線性參數的影響，所產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精度。

發明內容
為克服現有的次聲發生裝置存在波形失真度大的缺點，本發明提供了一種波形失真度小，保障次聲傳感器的校準精度的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置。基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，包括位移反饋型振動臺系統，次聲發生腔和測量振動臺的振動位移的激光測振儀，激光測振儀獲取的振動位移計算獲得次聲發生腔產生的標準聲壓值；
位移反饋型振動臺系統包括信號發生器、功率放大器、振動臺和位移反饋組件；位移反饋組件包括測量振動臺的運動部件的位移波形的位移傳感器、比較位移波形與信號發生器產生的標準信號的偏差的比較器和對偏差信號進行計算處理的控制器，位移傳感器與比較器之間還設有調理位移波形的信號調理電路；位移傳感器獲取的位移波形經信號調理電路處理后，經比較器與信號發生器產生的標準信號相減得到偏差信號，偏差信號經控制器計算處理后，輸入功率放大器，驅動振動臺進行糾偏運動，從而實現振動臺輸出位移精確跟蹤低失真的信號源波形，降低了振動臺輸出位移波形的失真度，進而降低次聲發生裝置輸出聲壓信號的失真度。振動臺設有允許激光測振儀的測量光通過的光通道和將測量光反射回激光測振儀的反射體，測量光從振動臺的尾部入射，反射體固定在振動臺的運動部件背面；
次聲發生腔為密閉腔體，次聲發生腔內設有與腔體適配的活塞，活塞與振動臺的運動部件的正面固定連接，被校準次聲傳感器安裝在次聲發生腔的腔體內。次聲發生裝置的基本原理是在尺寸遠小于媒質中聲波波長的密閉腔中(尺寸最大是波長的1/20)，通過活塞的運動，在密閉腔中激勵出壓力波，根據絕熱氣體定律，次聲發生腔產生聲場聲壓可表示為
權利要求
1.基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，其特征在于包括位移反饋型振動臺系統，次聲發生腔和測量振動臺的振動位移的激光測振儀，激光測振儀獲取的振動位移計算獲得次聲發生腔產生的標準聲壓值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為活塞運動的4fO位移，V0為活塞平衡位置時的密閉腔的體積；位移反饋型振動臺系統包括信號發生器、功率放大器和振動臺和位移反饋組件；位移反饋組件包括測量振動臺的運動部件的位移波形的位移傳感器、比較位移波形與信號發生器產生的標準信號的偏差的比較器和對偏差信號進行計算處理的控制器，位移傳感器與比較器之間設有調理位移波形的信號調理電路；振動臺的運動部件受控于控制器，控制器與振動臺之間設有放大控制器輸出的控制信號的功率放大器；振動臺設有允許激光測振儀的測量光通過的光通道和將測量光反射回激光測振儀的反射體，測量光從振動臺的尾部入射，反射體固定在振動臺的運動部件背面；次聲發生腔為密閉腔體，次聲發生腔內設有與腔體適配的活塞，活塞與振動臺的運動部件的正面固定連接，被校準次聲傳感器安裝在次聲發生腔的腔體內。
2.如權利要求1所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，其特征在于激光測振儀獲取振動位移計算得到的標準聲壓值作為被校準次聲傳感器的校準基準；或者所述的次聲發生腔內還設有標準次聲傳感器，標準次聲傳感器的輸出作為被校準次聲傳感器的校準基準。
3.如權利要求1所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，其特征在于所述的次聲發生腔包括腔體、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.如權利要求3所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，其特征在于所述的傳感器安裝密封蓋上開設有容納被校準次聲傳感器的第一容納孔，第一容納孔與被校準次聲傳感器之間設有第一傳感器密封套筒。
5.如權利要求4所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，其特征在于當腔體內還設有標準次聲傳感器時，傳感器安裝密封蓋上還開設有容納標準次聲傳感器的第二容納孔，第二容納孔與標準次聲傳感器之間設有第二傳感器密封套筒。
6.如權利要求3所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，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生腔上的環形密封件，環形密封件包括通過螺釘固定在次聲發生腔上的固定件和將一體化密封膜壓緊于固定件上的環形壓板；一體化密封膜包括與環形密封件固接的外圈、與活塞固接的內圈和連接外圈和內圈的橡膠膜，固定件設有與外圈適配的第一安裝槽，活塞上設有與內圈適配的第二安裝槽。
7.如權利要求3所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，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現密封。
8.如權利要求1-7之一所述的基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，其特征在于 所述的次聲發生裝置還包括安裝激光測振儀的激光測振儀底座，安裝振動臺的振動臺底座，安裝次聲發生腔的腔體安裝底板，和放置測量儀器及其他工具的工作臺面，腔體安裝底板和工作臺面均安裝在氣腔底座上；激光測振儀底部設有可調支腳，激光測振儀和可調支腳放置激光測振儀底座上，激光測振儀底座通過減震器放置在地基上，振動臺底座和氣腔底座通過可調墊鐵安裝于地基上。
全文摘要
基于位移反饋型振動臺的次聲發生裝置，包括位移反饋型振動臺系統，次聲發生腔和激光測振儀；振動臺采用位移反饋方式，驅動活塞在密閉次聲發生腔腔體內做低位移失真的正弦振動，產生標準次聲聲壓信號；激光測振儀通過貫穿振動臺的光通道射入激光束，測量振動臺運動部件的位移，計算得到次聲發生腔產生的標準聲壓值；次聲發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準次聲傳感器安裝在次聲發生腔內，通過檢測被校傳感器輸出，計算即可實現對次聲傳感器的“絕對校準”或“相對校準”。本發明具有所用技術成熟，可行性強，便于實現，校準精度高的優點。
文檔編號G01H9/00GK102538944SQ201210007148
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者何聞, 何龍標, 周遠來, 王春宇, 賈叔仕 申請人:中國計量科學研究院, 浙江大學