1.1 敏感元件材料的選擇

　　敏感元件是傳感器的關鍵元件，因為它決定著傳感器的原理和特性。因此，是傳感器結構設計時首先要考慮的問題。根據測試對象，對**在水中爆炸產生的壓力進行測量，故采用壓電式壓力傳感器。所以，敏感元件選用壓電晶體，壓電晶體種類較多，如，石英、電氣石、鈮酸鋰、鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇等，根據幾種常用的壓電晶體性能，由于電氣石晶體具有體壓電效應的特點，而且，國內外在對**在水中爆炸產生的壓力進行測試時，均采用電氣石晶體作為壓電式壓力傳感器的敏感元件，所以，敏感元件材料選擇電氣石晶體。

　　1.2 傳感器的結構及工作原理

　　該傳感器以具有壓電效應的電氣石為敏感元件，內部填充硅油，采用高絕緣密封膠進行密封。工作時，將傳感器放入水下離爆炸源一定的距離，當**爆炸后產生的壓力通過水，以沖擊波的形式向各個方向傳播，電氣石晶體將感受到的壓力信號轉換成的電信號，從而實現能量的轉換。

　　2.1 傳感器的靜態標定

　?。?）標定設備：傳感器的校準設備為JS-2500（250MPa）活塞壓力計；準確度等級為0.02。

　　（2）標定方法：采用加載法，每個傳感器預壓3遍后開始校準，校準3次取平均值，按*小二乘直線法計算得出傳感器的靜態靈敏度、非線性靜態標定結果見表1。

　　2.2 動態標定

　?。?）標定設備：美國PCB公司913B02型水動力脈沖標定裝置（含內裝電荷放大器的136A型標準傳感器）。

　　（2）標定方法：采用比較校準落球標定法，將傳感器按照靜態靈敏度配置模塊式電荷放大器，然后，與標準傳感器同時安裝在標定接頭上，將鋼球從不同的高度自由下落，撞擊高壓液壓裝置中的活塞，產生的半正弦波壓力（也是一種脈沖壓力）經過液壓油傳遞給傳感器，以參考傳感器為基準。將被校傳感器的曲線與標準傳感器的曲線進行幅值和波形一致性的校準，求得傳感器的動態校準非線和靈敏度。傳感器的動態標定結果見表2。

　　由靜態和動態標定得到的傳感器的非線性值不一樣，這是因為當傳感器的絕緣電阻不是很高時，在靜態標定中，由于加載時間較長，傳感器會產生一定的零漂，從而影響傳感器的線性指標；另外，動態標定使用的設備，由于密封的問題，標定只能到達29MPa的壓力，遠低于量程上限，所以，動態標定的非線性比靜態標定的非線性指標高。

　?。?）試驗條件：水池直徑為85m，深度為15m；爆炸源為RS211，重量為1.01kg；傳感器安裝深度為5m，離爆炸源水平距離為3m。

　?。?）試驗方法：試驗時，將研制的傳感器及測試系統與美國PCB公司的138型激波傳感器和專用的信號采集裝置同時進行測量對比。試驗波形曲線如圖2所示。傳感器的爆炸沖擊波能及氣泡能測試測試數據見表3。
　　從傳感器的沖擊波能及氣泡能測試波形曲線，得到MCRI 5#，MCRI 6#的沖擊波形上升前陡峭，抗干擾能力強，與美國PCB公司生產的 PCB138-1傳感器測量結果的比較，獲得的沖擊波波形基本一致?？傊?，由測試結果可以證時：獲得的沖擊波波形基本一致。

　　通過對研制的MCRI型傳感器進行靜態、動態壓力的標定及水池試驗，與美國PCB公司同類產品進行比對的結果表明：該水中爆炸壓力傳感器的設計方案正確，上升前沿、靈敏度、精度等技術指標均達到使用要求，且使用方便、節約成本，適合于水中爆炸壓力的測量。