PDF《一 种锰铜压阻测量新方法》

第10卷第2期 1996年 6月 CHINEsE 物理学报oF HIGH PREssURE V°I.

10,N° .2 PHYsICs June,1996 高压JOURNAL 一种锰铜压阻测量新方法 王翔傅秋卫 (中 国工程物理研究院流体物理研究所 ,冲击波物理与爆轰物理实验室 ,成都523信箱 610003) 摘要 简单分析 了几种常用的恒流供 电锰铜压阻测量方法 ,并对这些测试方法的特点和 不足进行了讨论 . 最后介绍一种利用效字示波器进行高保真高精度测量的方法 ,利 用此法不仅 提高了压力测量的精度 ,并 且把小阻值锰铜压力计的测量范围向低端扩展到0.17GPa. 关键词 压阻效应 锰铜压力计 数字示波器 中图法分类号 o 8・

2 1引言利用某些材料 电阻率随压力增加而增加的压阻效应 ,制 作成压力传感器来测量压力 的方法称为压阻法 . 锰铜合金 由于具有较高的灵敏度 、 较好的线性 以及对温度不敏感等特 性 ,成 为制作压阻计的首选材料 . 60年代,卩 ernstein和K∞u:hElD,Fe11er和PriceE2)等 人首先把锰铜压阻计用于动高压 测量 ,在 这之后 的30年中,许 多研究人员对锰铜计的冲击响应、 制作工艺、 压阻特性E3~田、迟滞效应等进行了广泛深入的研究 ;

同 时锰铜压阻测量技术也在不断地完善和发展 ,一些实验工作者提 出了若干行之有效的实用的测量方法 ,大 大地推动 了锰铜压阻计在动高压 测量 中的应用. 目前 ,锰 铜压阻法 已成为国际上最常用的动高压测量方法之一 ,广 泛地应 用于材料本构关系、 动态断裂和炸药爆轰等动力学研究领域.

2 问题的提出2.1 恒流供电压阻测量方法 众所周知 ,锰铜压力计不能单独工作 ,使 用时必须和脉冲电源一起组成有源压力探测 器.目前实际使用的锰铜压力计主要有双引线和四引线结构 ,分 别用脉冲恒压源和脉冲恒 流源供 电. 一般常用的是脉冲恒流供 电方式 ,则 待测压力可用下式计算 沩p=带 =拼 从上式可以看 出,脉 冲恒流供 电方式在记录信号时有一个 固有 的初始 电压 /0,/0不 仅作为数据处理 中的一个参量需要精确测量 ,而 且给压阻信号 Δ /的 高精度测量带来不 便. 这是 由于在实际测量 中 ,由 压力 引起锰铜计 的 电阻增量Δ R相 对静态 电阻值 RO而言1995年 9月 21日 收到原稿 ,1996年 2月 2日 收到修改稿 . 物第10卷 是很微小的,即 记录到的 Δ 7也是很小的,两 者常常相差 1~2个数量级 ,如 果直接在示波 器上记录 ,在 示波器屏幕上 Δ 7仅 仅表现为叠加在幅度很大的 70上 的一个 小鼓包 ,见―Δ/ ˉ ˉ

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/(ug) 脉冲恒流源供 电的压阻测量方法 ,由于Channc11:2Ⅴ /div, O￡ 必et:-6V 线路简单和数据处理方便等特点而得到广泛 Timebase dO us/d~, DeIay:-20us 图1 采用恒流供电方式苴接记录压力波形 应用,然而由于静态 电压 70的 存在 ,给 准确 F圯・1T yp姒Irecord ofthe pressuⅡ war wnh测量Δ/带来困难 .为此我们需要找到抵消 constant-curre supp圩70的 测量 电路 . 2.2 几种实用的抵消测量方法 在具体实验工作中,探 索出几种实际应用的抵消 70影 响的测量方法(如 电容微分法 、 抵消放大法、 双恒流压阻法),它 们采用特殊 的电路或引线连接方式抵 消70,这样Δ/就 由零线起跳 ,可 以充分利用示波器的高灵敏度 ,使 细节得到充分放大 . 然而 ,这 些方法使得待测压力信号产生不同程度的高频或低频失真 ,或 者是引人不必 要的噪声 . 如电容微分法对于持续时间 1us的 压力脉冲 ,其 平顶下降了近 10%~⒛%;