激波管是壓力傳感器校準(zhǔn)的核心設(shè)備，用來產(chǎn)生平面激波。所謂激波，是氣體某處壓力發(fā)生突然變化，壓力波高速傳播。波的速度與壓力變化強(qiáng)弱有關(guān)，壓力變化越大，波速越高。傳播過程中，波陣面到達(dá)某處，該處氣體壓力、密度和溫度都發(fā)生突變；波陣面未到處，氣體不受波的擾動；波陣面過后，波陣面后面的氣體溫度、壓力都比波陣面前面的髙，氣體粒子向波陣面前進(jìn)的方向流動，其速度低于波陣面前進(jìn)速度。

　　激波波陣面很薄，它與分子平均自由路程處于同一數(shù)量級。在試驗中，激波的厚度足可以忽略不計。氣體壓力由波前壓力躍升到波后的壓力只需要10-8~10-9s。

　　激波管的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

　　激波管結(jié)構(gòu)簡圖

　　其基本結(jié)構(gòu)為一個圓形或方形斷面的直管，中間用膜片隔分為兩段。一段為高壓段，一段為低壓段。用破膜針刺破膜片，高壓段氣體就向低壓段擠過去，形成向低壓段的激波，兩氣體接觸面也向低壓段前進(jìn)，前進(jìn)速度低于激波。下圖示出了激波管各工作階段示意圖。激波管高壓和低壓段的氣體，可以是空氣-空氣、氮氣-空氣等。

　　激波管各工作階段示意圖

　　圖（a）為破膜前的壓力狀況。（b）為破膜后的壓力狀況。在低壓段，激波以超音速向右推進(jìn)，其速度為W。激波未到處，壓力P1保持不變，激波后面至接觸面間的壓力為P2（P1﹤P2﹤P3），激波后面的氣體也向低壓段運動，與接觸面等速。接觸面與激波的速度差（w-u2）小于該點氣體聲速。

　　在高壓段，破膜時膜片附近產(chǎn)生稀疏波，以該處聲速向左(與激波反向)傳播。稀疏波經(jīng)過的點，壓力下降為p4(p4=p2)，即稀疏波右段和激波左段氣體壓力相等，速度相同，但以接觸面為分界線。兩邊氣體溫度不同，靠近激波一側(cè)，因壓力躍升過程氣體受壓縮導(dǎo)致溫度升高，隨之，該處聲速升高；靠近稀疏波一側(cè)的氣體，因氣體膨脹導(dǎo)致溫度下降，該處聲速隨之降低。稀疏波到達(dá)高壓段端部并被反射從左向右傳播的過程如圖（c）所示。

　　在稀疏波前面，壓力仍為原來的值九，稀疏波后降至p6（p6﹤p4）。稀疏波波速為該地聲速與該地氣流速度的和，它高于激波速度，如果激波管足夠長，則稀疏波將追上激波。圖（d）示出了稀疏波趕上了激波的情況。

　　減小激波管的長度，使稀疏波趕上激波前，激波則已到達(dá)右端面并被反射。若右端剛性封閉，那么反射波仍為激波，在反射激波前(左端)壓力保持為原值p2，激波后面到右端面之間壓力升高到p5（p5﹤2P2）如圖（e）所示。若右端面是開口的，則當(dāng)激波沖出管口時會向管內(nèi)反射一個稀疏波，如圖（f）所示。

　　下表列出的部分激波管壓力數(shù)據(jù)，其中，p4是高壓室壓力，p2是激波壓力，p1是低壓室壓力。

　　部分激波管壓力數(shù)據(jù)

　　若將傳感器安裝于激波管側(cè)壁上，則將感受p2－p1的階躍壓力；若安裝于低壓端面，則所感受的壓力為p5－p1。

　　在設(shè)計時，應(yīng)考慮激波管的強(qiáng)度和減震要求。傳感器的安裝位置分端面安裝和低壓段側(cè)面安裝。側(cè)面安裝點靠近膜片，則壓力p2的作用時間可延長。但因為破膜后激波要經(jīng)過一定距離才可形成，故也不能太靠近膜片，經(jīng)驗安裝點一般距膜片10?20倍內(nèi)徑的距離。這種安裝方式階躍壓力幅值不大，但與某些實際測壓情況類似，故仍普遍采用。端面安裝則階躍壓力幅值高，壓力上升時間短，且壓力作用面非常均勻，是一種通常采用的安裝方式。

　　激波管所用膜片隨壓力范圍而改變。壓力很低時用紙片，中等程度壓力可用各種塑料膜片，高低時用銅、鋁等金屬膜片。

　　破膜方式可采用超壓自然破膜，也可用撞針或刺刀擊破。

　　激波管內(nèi)波速可用光學(xué)方法測定，也可用激波通過貼有薄膜電阻片的兩點間（距離已知）所用時間來求得。

　　文章來源：傳感器專家網(wǎng)