Датчик давления
1. ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ/ содержащий акустический волновод постоянного акустического сопротивления по длине с закрепленным на одном конце его стержневой части чувствительным пьезоэлементом, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений импульсных давлений большой длительности и умень , шения габаритов, волновод выполнен с участком замкнутой формы, соединенным со свободным концом стержневой части волновода, причем сопряжение стержневой части волновода с участком замкнутой формы выполнено по касат льной к профилю последнего. 2.Датчик по п.1, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью измереIния давления в нескольких точках, он снабжен дополнительными стержневыми участками с пьезоэлементами, которые соединены с общим участком замкнутой формы по касательной к профилю последнего с одинаковым направлением примыкания стержневых участков волновода i к участку замкнутой формы. 3.Датчик по п. 1, о т л и ч а Ю (Л щ и и с я тем, что, с целью повышения удобств монтажа и эксплуатации датчика, стержневой участок волновода соединен с участком замкнутой формы посредством гибкого элемента. оь 4ib
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3L5g 0 01 L 9/08
1 I
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ
1,Е
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ СССР
110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3459438/18- 10 (22) 28.06.82 (46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) В.И. Витевский, Ю.Д. Лысенко, Д.С. Устинов и P.Þ. Юсупов (71) Куйбышевский ордена Трудового
Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева (53) 531.787(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 391428, кл. 0 01 L 9/08, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 737798, кл. G 01 L 9/08, 1980 (прототип). (54)(57) 1. ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий акустический волновод постоянного акустического сопротивления по длине с закрепленным на одном конце
его стержневой части чувствительным пьезоэлементом, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений импульсных давлений большой длительности и умень„.80„„1064170 А,шения габаритов, волновод выполнен с участком замкнутой формы, соединенным со свободным концом стержневой части волновода, причем сопряжение стержневой части волновода с участком замкнутой формы выполнено по касательной к профилю последнего.
2. Датчик по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью измере, ния давления в .нескольких точках, он снабжен дополнительными стержневыми участками с пьезоэлементами, которые соединены с общим участком замкнутой формы по касательной к профилю последнего с одинаковым направлением примыкания стержневых участков волновода к участку замкнутой формы.
Р е
3. Датчикпо п. 1, отлич аю шийся тем, что, с целью повышения удобств монтажа и эксплуатаика жатчкка, стержневой участок С волновода соединен с участком замкнутой формы посредством гибкого элемента.
1064170 которые соединены с общим участком замкнутой формы по касательной к профилю последнего с одинаковым направлением примыкания стержневых участков к участку замкнутой формы.
С целью повышения удобства монтажа и эксплуатации датчика стержневой участок валновода соединен с участком замкнутой формы посредст, вом гибкого элемента, например проволок или лент из материала, акустическое сопротивление которого одинаково с другими участками волновода, На фиг, 1 изображена конструкция предлагаемого датчика; на фиг. 2 то же, вариант.
Датчик давления содержит корпус
1, внутри которого расположен акустический волновод, состоящий из стержневой части 2 и участка 3 замкнутой формы. Акустический волновод изолирован от корпуса эластичными ,прокладками или заливкой 4. На одном конце стержневой части 2 волновода .закреплен чувствительный элемент 5 °
Другой конец стержневой части соединен с участком 3 замкнутой формы таким образоМ,что их сопряжение выполнено по касательной к профилю последнего.Для расширения универсальности датчика и обеспечения воэможности его монтажа в труднодоступных местах соединение стержневой части 2 волновода с участком 3 замкнутой формы выполнено посредством гибких элементов 6, например пучка проволок или,лент из материала с таким же акустическим сопротивлением, что и другие участки волновода.
Датчик работает следующим образом.
Волна давления воздействует на чувствительный элемент 5 датчика, проходит в стержневую часть 2 волно-. вода, а затем непосредственно или через элемент 6 — в участок 3 замкнутой формы. Благодаря сопряжению стержневой части 2 волновода или. гибкого элемента 6 с участком 3 замкнутой формы по касательной к профилю последнего волна проходит зону сопряжения без отражения. После прохода по участку 3 замкнутой формы волна давления приходит к зоне сопряжения под острым углом к волне, приходящей со стороны стержневой части 2 волновода..В результате интерференции волн в зоне сопряжения образуется суммарная волна, распространяющаяся в том же направлении, что и волна, приходящая из стержневой части 2 волновода, т,е, в сторону участка 3 замкнутой формы.
Процесс интерференции волн в зоне сопряжения участков волновода не зависит от длительности и интенсивности в пределах упругости материала,волновода, поэтому в предла60
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации быстропеременных давлений, в частности волн давления и параметров удара в широком диапазоне длительности процесса. 5
Известны датчики для измерения параметров волн давления, в которых для увеличения полезной длительности регистрации процесса чувствительный элемент соединен со стержневым fp акустическим волноводом, имеющим постоянйое сечение и акустическое сопротивление по длине (1$.
В таких датчиках полезная длительность регистрации ударного процесса ограничивается моментом прихода к чувствительному элементу отраженных волн от свободного конца акустического волновода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является датчик давления, в котором акустический волновод выполнен с участком в виде набора коаксиальных цилиндров, соединенных со стержневой частью волновода на свободном конце. Расширение полезной длительности регистрации процесса и уменьшение габаритов датчика по длине достигаются за счет изменения направления распространения волн дав-З0 ления в акустическом волноводе при переходе от стержневой части к системе коаксиальных цилиндров 2 g.
Однако суммарная длина волновода ограничивает полезную длительность 35 регистрации, а при увеличении числа коаксиальных цилиндров значительно возрастают поперечные габариты датчика, что затрудняет применение рассматриваемого датчика при измерении 40 поля давления в близко расположенных точках.
Цель изобретения — повышение точности измерений быстропеременных давлений в широком диапазоне длитель- 45 ности исследуемых процессов за счет устранения помех от отраженных волн и уменьшение габаритов датчика.
Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содержа-50 щем акустический водновод постоянного акустического сопротивления по длине с закрепленным на одном конце
его стержневой части чувствительным пьезоэлементом, волновод выполнен с участком замкнутой формы, соединенным со свободным концом стержневой части волновода, причем сопряжение стержневой части волновода с участком замкнутой формы выполнено по касательной к профилю последнего.
Кроме того, с целью измерения давления в нескольких точках, датчик снабжен дополнительными стерж-, невыми участками с пьезоэлементами, 65
1064170
Составитель A. Соколовский
Редактор С. Пекарь Техред И.Метелева Корректор Г: Orap
Заказ 10511/44 Тираж 873 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 гаемом датчике отсутствуют внутренние отражения, воздействующие на чувствительный элемент и искажающие регистрируемый сигнал.
Предлагаемый датчик .(см. фиг. 2) может эффективно использоваться для 5 измерения давления в нескольких точках (поля давлений}. В этом случае чувствительные элементы 5, закрепленные на концах индивидуальных стержневых участков 2 волновода 10 по числу точек измерения, соединены с общим участком 3 замкнутой формы по касательной к профилю последнего с одинаковым направлением примыкания стержневых участков 2 к участку
3 замкнутой формы.
Использование предлагаемого датчика давления позволяет обеспечить .качественную регистрацию ударных импульсов длительностью 10-300 мкс, обеспечивая при этом отношение сигнал/шум более 20.
Кроме того, в процессе эксплуатации предлагаемого датчика уменьшаются трудозатраты на его иэготовле ние, монтаж и калибровку, так как . ,один датчик позволяет обеспечить из мерение параметров волн давления в широком диапазоне длительности. указанные преимущества предлагаемого датчика в еще большей степени проявляются при измерении давления в нескольких точках (поля давлений), когда в результате применения общего участка замкнутой формы достигается снижение материалоемкости и трудозатрат, пропорциональное числу точек измерения.
