超高压力测试系统

无论是在科学技术研究，工业生产，还是军事工程中，近几十年来，超高压力技术的应用已日趋深入和广泛利用机械压缩、高速运动物体的冲击、火药爆炸或热膨胀等手段均可造成超高压力。在新型材料合成，超导体研究、地球科学研究、火箭燃料和核武器受控核聚变等先进科技领域中，均要应用超高压技术。

超高压力范围系指高于600MPa，在1GPa以上的压力。超高压力技术包括超高压的产生技术、超高压测试技术和超高压应用技术等。1

系统概述超高压力测试系统为某爆破测试设计，系统用于在船上检测爆破所产生的多种信号。本系统采用MAC Panel互联接口，使得设备的整体外观和设备的可靠性都有了提升。

发展概况新型的材料伴随着科学研究和地球物理学研究的发展而出现，伴之以超高压测量技术的产生，1954年，美国通用电气公司合成了金刚石，是在高温(温度约为17000K)、高压条件下合成的。不久，又合成了立方氮化硼，温度为1800°K，压力为5-6GPa。三十多年来，世界各国在实验室条件下合成的物质已超过1 000种，我国在50年代末合成了金刚石，又在70年代合成了立方氮化硼单晶，烧结出大颗粒立方氮化硼聚晶体。

在地球物埋学方面，人们一直在努力研究合成地球内部某些稀有的矿物，在实验室内复现地球内部的压力和温场，是证明地球有关假说的有力手段。采用高温高压实验来验证构成地球的物质的物理性质及相互反应的条件研究地球内部岩石结构的变化及成矿规律研究高压力下某些物质的特性，如高压力下物质的电导率、磁性、光学特性等已很普遍。

超高压测量问题，在工业技术中不但要求装置简单、缓、全，而且要求有高的测量精度。因此，世界各国普遍提出了关于超高压精密测量的基础理论和测量技术的研究。

我国早在60年代已试制出1GPa的标准活塞式压力计，1981年上海计量测试研究所又研制成2.5 GPa的超高压装置，中国科学院的物理所、材料所等科研单位，根据自己的要求设计了各种类型的超高压装置，对超高压技术进行研究。目前急待解决的问题是如何标定出我国自己的压力定标数据，以适应科学技术的发展。

可见，超高压技术是包括超高压力的产生、控制和测量的研究，其测量装置(包括数据处理系统)的性能，又直接影响着超高压力的产生和控制。2

测试手段与应用范围超高压测试技术的测试手段与应用范围有如下几种：

活塞式压力计活塞式压力计常用作超高压压力计的国家基准器，系用一套具有直接加载的控制间隙型活塞式压力计，测量准确度高，扩展不确定度为1*10-3- 2*10-4。性能稳定，测量上限压力可达(1-2.5)GPa。

电阻式压力传感器一般电阻丝材料为锰钢镍合金，有较大的电阻压力系数，电阻温度系数小，电阻值能长期稳定，在压力作用下不发生相变。其电阻随压力增加而增加，电阻与压力成线性关系。压力到1.5GPa时，准确度级别为0.2级；到2.5GPa时为0.6级；到4GPa时为2级。压力传感器采用标准活塞式压力计比较检定后，得出其输出与压力的关系。

在检定系统中，有一种标准器具是标准电阻压力计，测量上限分别为1600MPa和2500MPa，相对扩展不确定度皆为5*10-3。标准电阻压力计的量值由国家计量基准装置采用直接比较法传递检定而得到。

弹簧管压力表弹簧管压力表结构简单，体积小，测量范围宽，安装维护方便，对环境的适应性强，所以，在超高压测试中得到广泛应用。利用弹簧管压力表测量超高压力，测量上限可达(1-1.5)GPa。在检定系统中，弹簧管压力表的测量上限为1.6GPa，准确度级别为1.5，2.5，4级。注意合理使用，防止在使用中压力的急剧变化。条件允许时，压力表可由国家基准直接进行传递检定。

应用氯化钠压缩曲线压标法应用氯化钠的压力一体积一温度三个状态参数的函数关系，通过测定体积变化值和温度值，可以计算出相应的压力值。其测量上限压力为30GPa，准确度级别可达0.3级。

应用氧化镁体积变化率法氧化镁在100GPa压力下不发生相变，因而可用于测量30GPa以上的压力，可根据体积变化率(原体积与变化后体积之比)，求出相应的超高压力值。1

系统功能测量总通道数：256路；

自由场压力：16路；

壁压：16路；

冲击加速度：96路；

动应变：96路；

位移：12路；

冲击速度：20路

数据测量同步精度：≤3μs

网络通讯能力：1000Mbps以上

试验测量分系统抗振动冲击性能满足：冲击：100g，6ms，振动：5Hz～200 Hz～5 Hz:12min扫频时间，5Hz～7Hz：25.4mm位移；7Hz～92 Hz:2.5g；92 Hz～200 Hz：3.5g

技术指标

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本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学