一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准方法及装置与流程

本发明属于振动传感器灵敏度高温校准，具体涉及一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准方法及装置。

背景技术：

1、高温振动传感器应用在高温环境下的冲击振动测试以及高温燃气涡轮发动机、飞机燃气涡轮机振动测试等领域。主要应用于：验证设计是否满足振动要求；评估发动机的性能；通过实时监测发动机的振动情况，高温振动传感器的数据可以用于实施振动控制策略；评估发动机在紧急情况下的振动响应；诊断发动机内部的故障或异常；监测发动机的各个支撑结构和部件的振动特性。因此在航空发动机车台试验中起着关键作用，其准确性和可靠性至关重要。在航空发动机车台试验中，通常在设计指定的测点采用最高温度650℃、测试加速度幅值范围为（0~10）g、频率范围（5~2500）hz高温振动传感器来监测发动机的振动情况，高温振动传感器在这些应用中，因航空发动机运行时会产生高温，振动传感器需要能够在发动机高温环境下稳定工作，提供高精度和可靠的测量结果，以确保对发动机振动行为的准确监测，同时航空发动机车台试验的振动传感器需要具备快速升温工况的温度冲击及高温环境的长期耐受性。

2、国内目前振动传感器灵敏度高温振动校准比较普遍的方法是通过加热炉的方式给高温振动传感器提供一个高温环境，一方面在温度场控制的整个过程中，升温、恒温及再降温过程很长，完成一个完整的测试过程一般需要4小时以上，效率低、代价大，高温测试过程也大幅缩减了被试传感器的工作寿命，难以在实际工业计量领域推广应用；另一方面，此种传统方式是通过加热炉箱体内高温空气热传导的方式，并非严格还原传感器实际工作时由安装面导热的真实环境，差异很大，不符合实际应用的工作环境条件，从实际应用数据分析，灵敏度校准偏差大，严重影响到校准结果的置信度。根据计量校准的原则，对测量系统进行标定时要尽可能符合实际工作状态，实际工作环境或设备运行位置进行的测量仪器或传感器的校准过程。这种校准方式具有与实际航空发动机车台试验中传感器工作环境更为接近的特点，能够更真实地反映设备在实际工作环境中的性能，提高测量的可靠性和准确性。本发明提出一种最大程度符合原位计量的理念、且校准过程迅速快捷的高温振动传感器灵敏度及频响高温校准的方法及装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高温振动传感器多参数快速自动校准的方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高温振动传感器多参数快速自动校准的方法，所述校准方法包括以下步骤：

4、s1：将感应传导加热装置、感应加热线圈、感应加热体、热电偶温度传感器组、电动升降台和智能综合控制系统连接，组成完整的温度闭环控制系统，实现对温度环境场的灵活控制；

5、s2：将正弦波信号发生器、宽频调幅振动激励源、调频标准振动控制器、参考加速度计、中频标准振动台和智能综合控制系统相连组成一个闭环的振动激励装置，其计量性能满足jjg 298标准振动检定规程的要求；

6、s3：中频标准振动台产生振动激励，被校振动传感器敏感振动输出电压信号，使用高速动态信号测试分析系统采集传感器输出电压信号；

7、s4:在指定振动频率和加速度条件下确定被校加速度计的灵敏度。被校加速度计的输出与所承受的加速度值之比即为参考灵敏度幅值。被校加速度计灵敏度幅值按下式计算：，式中：一参考加速度计灵敏度幅值，mv/(m·s-2)或pc/(m·s-2)；一参考加速度计输出值，mv或pc；一被校加速度计输出值，mv或pc。作为本发明再进一步的方案: 所述感应传导加热装置包括：高频感应加热装置、感应加热线圈、感应加热体、热电偶温度传感器组和电动升降台，所述加热装置可以在很短的时间内将专用安装加热座加热到所需的温度，热电偶温度传感器、感应加热装置与综合控制系统高速动态信号分析仪连接形成闭环的温度控制系统。通过热电偶温度传感器实时监测被加热传感器专用安装支座的温度，比较实际温度与设定值的偏差，采用智能模糊控制算法，自动调整感应加热的工作频率和电流幅度，实现对加热功率的精确控制，还可以通过电动升降台的上下移动，从而调节专用安装座的温度场。

8、作为本发明再进一步的方案: 所述振动激励装置包括综合控制系统信号发生器、宽频调幅振动激励源、中频标准振动台、隔热导波筒和特殊材料制成的传感器专用安装座兼感应加热体（以下简称专用安装加热座）， 综合控制系统正弦波信号发生器发生稳定正弦信号，经宽频调幅振动激励源放大后驱动中频标准振动台产生振动。所述中频标准振动台、隔热导波筒和专用安装加热座通过螺纹连接，隔热导波筒与中频标准振动台连接，专用安装座固定在隔热导波筒表面，隔热导波筒不仅将中频标准振动台产生的振动传递给固定在其表面的被校传感器，也将被校传感器置入温度场环境中心位置处。

9、作为本发明再进一步的方案:所述调频标准振动控制器包括参考加速度计、信号调理器、综合控制系统高速动态信号测试分析系统和计算机连接，通过综合控制系统高速同步采集参考加速度计和被校振动传感器的输出电压信号，然后通过专用校准软件进行自动计算处理。

10、作为本发明再进一步的方案:所述电动升降台根据智能温度控制系统监测到的温度信号，自动调节感应加热线圈相对于专用安装加热座的位置，实现满足测试条件的高温温度场环境条件。

11、作为本发明再进一步的方案:该校准装置包括: 标准振动台、隔热导波筒、高温振动传感器专用安装座兼感应加热体、温度测量传感器、被校高温振动传感器、感应加热线圈、高频感应传导加热装置、电动升降台、温度、振动和校准综合控制系统。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是:

13、(1)本发明方法及装置稳定可靠，可实现（5~2500）hz范围内不同频率的振动传感器灵敏度高温环境校准。

14、(2)本发明方法通过高频感应传导加热装置实现快速升温及恒温控制，与传统通过马弗炉提供的高温温度场环境相比，节省了温度调节及保温过程中花费的大量时间。

15、(3) 本发明方法通过高频感应传导加热被校传感器安装的专用安装座，与现有的校准技术相比，更能符合原位校准的理念，即被校传感器所处的高温环境温度场更加接近真实的实际情况。

技术特征：

1.一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准装置，其特征在于，所述装置包括高频感应传导加热装置、感应加热线圈、感应加热体、热电偶温度传感器组、电动升降台和智能综合控制系统，所述高频感应传导加热装置利用中高频感应加热原理，感应加热线圈输入中频或高频交流电的空心铜管，产生交变磁场在传感器专用安装座中产生同频率的感应电流，这种感应电流可使传感器专用安装座表面迅速加热，在几秒钟内使得安装座表面温度上升到800-1000ºc，智能综合控制系统通过热电偶温度传感器实时监测被加热传感器专用安装支座的温度，比较实际温度与设定值的偏差，采用智能模糊温度控制算法，自适应调整高频感应加热的工作频率和输出功率，辅以电动升降台的上下移动。

3.根据权利要求1所述的一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准装置，其特征在于，振动激励装置包括中频标准振动台， 智能综合控制系统产生稳定的正弦信号，经宽频调幅振动激励源放大后驱动中频标准振动台产生振动。

4.根据权利要求3所述的一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准装置，其特征在于，装置还包括隔热导波筒和参考标准传感器，中频标准振动台、隔热导波筒和专用传感器安装支座连接，隔热导波筒与中频标准振动台连接，参考标准加速度计固定在中频标准振动台的内侧空间，专用传感器安装支座固定在隔热导波筒的顶部，隔热导波筒不仅将中频标准振动台产生的振动传递给固定在其表面的被校传感器，也将被校高温振动传感器置入温度场环境中。

5.根据权利要求1所述的一种基于感应传导加热的振动传感器高温校准装置，其特征在于，智能综合控制系统，系统通过采集温传感器和参考振动传感器实时温度和振动信号，通过智能控制算法，实现对温度和振动的闭环控制，并通过比较动态信号分析仪计算被测高温振动传感器的输出信号和标准振动台的比值，得到被测高温振动传感器的灵敏度。

技术总结
本发明提供一种基于感应传导加热的高温环境下振动传感器宽频域灵敏度校准的方法及装置。该方法包括：将高频感应传导加热装置、中频标准振动台及振动传感器自动校准综合控制系统组合成一个系统，通过可控高频感应传导加热装置直接对被校高温振动传感器安装工装本体传导加热，实现被校传感器实际工作温度环境的真实模拟，采用比较法对振动传感器各校准频率点进行不同温度环境下的灵敏度幅值校准。该发明解决了使用传统高温加热炉空气辐射加热方式下无法真实还原被校高温振动传感器由安装面直接热传导的环境温度条件而导致传感器灵敏度校准偏差的问题，同时传统细长的陶瓷传递杆谐振频率比较低、不能覆盖高温振动传感器的工作频率范围，该校准装置具备校准精度高、频响范围宽、温升速度快且闭环可控等特点，辅以智能化控制和校准技术，可实现自动校准。

技术研发人员：王涛,陈立,徐立,杨川
受保护的技术使用者：江苏东华校准检测有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5