طراحی و ساخت کالیبراتور سنسورهای اندازه گیری فشار دینامیکی

برای مشخص کردن عملکرد برخی از پدیده?های فیزیکی از جمله احتراق در موتورهای پیستونی باید از سنسورهای با قابلیت اندازه?گیری دینامیکی فشار مثل سنسور پیزوالکتریک استفاده کرد. حساسیت این نوع ترانسدیوسر با گذشت زمان در اثر استهلاک ساختار بلوری پیزو تغییر می?کند. برای کالیبراسیون دینامیکی روش های مختلفی دردسترس است ولی اغلب آن ها فشار با فرکانس پایین تولید می کنند و یا سطوح فشار ایجادشده در آن ها نامشخص است. برای کالیبراسیون ترانسدیوسرهای با پاسخ فرکانسی بالا، ژنراتور تولید فشار باید قادر به تغییر فشار از یک سطح مشخص به سطح دیگر در زمان به اندازه کافی کوتاه باشد. در عمل تنها لوله شوک قادر است که زمان خیز کوتاهی بین سطوح فشار ایجاد کند. از طرف دیگر می توان مقدار هر سطح فشار را به راحتی از چند کیلوپاسکال تا فشارهای بالاتر در حد چند مگاپاسکال کنترل کرد. لوله?شوک به دو ناحیه اصلی درایور و دریون تقسیم می?شود که افزایش فشار گاز در ناحیه درایور باعث حذف المان دیافراگم که دو ناحیه را از هم جدا می?کند، شده و اختلاف سطح فشار گاز بین دو ناحیه باعث تولید موج شوک می?شود. یک نمونه لوله?شوک با قابلیت کالیبراسیون دینامیکی سنسور فشار پیزوالکتریک طراحی و ساخته شد. این ابزار قابلیت کالیبراسیون دو مشخصه اصلی سنسور (یعنی حساسیت و پاسخ فرکانسی) را دارد. ازاین?رو برای تولید شوک ایده?آل با قابلیت تکرارپذیری بالا و با هدف کالیبراسیون، سطح?مقطع لوله ثابت بوده و در ناحیه تست، سوراخ?های جانبی برروی لوله با هدف بررسی حساسیت و در فلنج انتهایی با هدف بررسی پاسخ فرکانسی سنسور تعبیه شده است. لوله?شوک سردکار با نسبت فشار 100 در حالت معمولی و 1000 در صورت استفاده از پمپ خلأ در دامنه حرارتی ?50-10 درنسبت?های فشار بالا، توانایی تولید موج شوک با پیک ?بیش?فشار و سرعت?های مختلف از چندصد کیلوپاسکال تا یک مگاپاسکال و از دو تا پنج (در شرایط بحرانی) ماخ است. برای مقایسه نتایج تجربی، برنامه?ای برای حل مسئله لوله?شوک با استفاده از متلب برای سهولت در محاسبات توسعه داده شده است. این برنامه حل تحلیلی مدل یک?بعدی لوله?شوک برای سیال تراکم?پذیر غیر ویسکوز است که ابزاری مناسب برای شناخت پارامترها و پدیده?های فیزیکی در لوله?شوک به?شمار می?آید. برای بررسی از صحت عملکرد لوله?شوک، از آن برای تست تخریب برروی ورق?های مایلار و آلومینیوم و تست تغییرفرم برروی ورق آلومینیوم انجام شده است و نتایج حاصل از آن با انفجار مقدار ماده منفجره در هوا معادل?سازی شده?است.