基于ICP传感器的冲击波超压测试系统设计

薛　莉，杜红棉，裴东兴，何志文，曹学友

(1．中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原　030051；2．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原　030051)

0　引言

为了准确测量并且正确判读冲击波的关键特征参数，为武器研制过程中的性能评估提供重要的依据[1]，研制的测试系统及所选用的压力传感器必须具有良好的动态特性。根据相关国军标的规定，压力传感器的谐振频率应大于75 kHz，上升时间不大于20 μs，超调量要尽量小[2]。

目前，满足以上指标的常用压力传感器主要有两种：压阻式传感器和压电式传感器[3]。但在冲击波实测中，二者分别表现出以下不足：前者的硅敏感单元也会对爆炸产生的光敏感，将其转化为电信号输出，影响对压力的测试[4]。后者需通过电缆与外置电荷放大器相连，会产生电缆噪声和由环境污染引起的信号漂移，影响测试结果[5]。随着现代IC技术的发展，出现了将压电模块和电荷放大器集成于一体的ICP(Integrated Circuit Piezoelectric)传感器，该传感器克服了以上不足，抗干扰能力强，被广泛应用于冲击波超压测试系统中[6]。

文中设计了冲击波测试系统中ICP传感器的适配电路，以双膜激波管为校准仪器，研究适配电路中不同恒流源供电对ICP传感器动态特性的影响。

1　传感器的适配电路

典型的ICP传感器系统通常包括ICP传感器、双芯电缆和适配电路三部分，适配电路包括恒流源和隔直电容两部分，如图1所示。

图1　ICP传感器系统示意图

其中，双芯电缆用于连接ICP传感器和适配电路，具有2个功能：(1)作为信号通信信道，将ICP传感器的电压输出给后续信号处理电路；……