Способ динамической градуировки датчиков давления и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность и повысить достоверность градуировки, С лазера 1 направляют поток лазерного излучения параллельно плоскости давления датчика 4 давления. Формирователем 3 формируют импульсный поток акустического излучения по нормали к плоскости воспринимающего давления датчика 4, с которого сигнал поступает на усилитель-преобразователь 5, где преобразуется в электрический сигнал заданного уровня и поступает на блок 7 интегрирования со сбросом. Там формируется сигнал, отражающий переходную характеристику датчика 4 давления . Переходная характеристика фиксируется регистратором 9. Сигнал с усили- ; теля-преобразователя 5 поступает такна преобразователь 6 Фурье, где формируются сигналы, отращающие амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики., фиксируемые регистрами 10 и 11. Электрическая связь лазера 1 с блоком 7 интегрирования и коррелятором 8 необходима для согласования работы измерительной системы устройства. 3 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил. . /

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19I ® Ц1) (5Н 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ НРЫТИЙ (21) 3782224/24-10 (22) 20.08.84 (46) 07.09.86. Бюл. Р 33 (72) И.И.Кривоносов и А.Н.Меркурьев (53) 531.787 (088.8) (56) Приборы и техника эксперимента

1971, И- 1, с.177.

Авторское свидетельство СССР

Р 1076792, кл. С 01 1 27/00, 1982. (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ

ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контро— льно-измерительной технике и позволяет уменьшить погрешность и повысить достоверность градуировки. С лазера

1 направляют поток лазерного излучения параллельно плоскости давления датчика 4 давления. Формирователем

3 формируют импульсный поток акустического излучения по нормали к плоскости воспринимающего давления датчика 4, с которого сигнал поступает на усилитель-преобразователь 5, где преобразуется в электрический сигнал заданного уровня и поступает на блок

7 интегрирования со сбросом. Там формируется сигнал, отражающий переходную характеристику датчика 4 давления. Переходная характеристика фикси- руется регистратором 9. Сигнал с усили-; теля-преобразователя 5 поступает также на преобразователь 6 Фурье, где формируются сигналы, отращающие амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики, фиксируемые регистрами 10 и 11. Электрическая связь лазера 1 с блоком 7 интегрирования и коррелятором 8 необходима для согласования работы измерительной системы устройства. 3 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

l25588!

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к способам динамической градуировки датчиков давления и устройствам их осуществления.

Цель изобоетения — уменьшение погрешности и повышение достоверности градуировки.

Сущность способа заключаетcsi в следующем.

Импульс давления задают путем создания ударной акустической волны импульсным лазером. Для этого направляют поток импульсного лазерного излучения параллельно плоскости воспринимающего давление элемента датчика.

Фокусируют этот поток в точку на центральной нормали восприпимаюцего цавление элемента »а расстоянии от

1 его центра. Обеспечивают энергетическую освещенность в фокусе до создания пробоя воздуха и ударной акустической волны. Это достигается при уровнях г энергетической освещенности 10 Вт/и, что обеспечивается современными импульсными лазерами в сочетании с соответствующими оптическими систамамп.

Далее формируот пмпул5 с»ый Jio Ioê акустического излучения по нормали к плоскости воспринимаю;цегэ давление элемента датчика с длитель»остью импульса < и регистрируют реакц5по датчика давления на воздействие импульсного акустического излуче»ия.

Длительность т, импульса лазерного излучения определяют из соотношения

=0,08/f, где f максимальная IBcTQTH при г pB дуировке.

Расстояние от точки фокуса до центра воспринимающегo давление элемента с радиусом г определяют как

L=kr f, где 1с=0,03-0,05 — коэффициент, зависящий от точности градуировки.

На фиг.1 показано устройство, påализующее способ; па фиг.2 — i

3 акустически связан с воспринимающим давление элементом датчика 4 давления. Датчик 4 давления электрически с.вязан с усилителем-преобразователем

5, выход которого связан с входом преобразователя Фурье 6 и первыми

5 входами блока 7 интегрирования со сбросом и коррелятора 8.

Вторые входы блока 7 интегрирования со сбросом и коррелятора 8 сое,цине»ы между собой и электрическим выходом импульсного лазера 1. Выход блока 7 интегрирования со сбросом соединен с первым регистратором 9.

Первый и второй выходы преобразователя Фурье 6 подключены соответственно к второму и третьему регистраторам

10 и 11. Выход коррелятора 8 соединен с четвертым регистратором 12.

Устройство работает следующим обP23OI i.

С импульсного лазера 1 направляют поток импульсного лазерного излучения параллельно плоскости госпринимающего давление элемента датчика 4 давления.

Фокусируют этот поток фокусирующим блоком 2 в "î÷êó на пересечении с центральпой нормалью воспринимающего давлсние элемеьта. Обеспечивают энергетическу|о освещенность в фокусе

l7. 2 0 Вт/м дс: создания пробоя воздуЗО ",:::;. и ударной акустической волны. Формирователем 3 формируют импульсный

;. оток акустического излучения по нормали к плоскости воспринимающего давление элемента датчика 4 давления с длительностью импульса. С датчика 4 павления сигнал поступает на усилитель-преобразователь 5, гце сигнал с дат шка преобразуется в электрический сигнал зацаппого уровня. С усилителя-преобразователя 5 электрический сигнал поступает на блок 7 интегрирования со сбросом, где формируется сигнал, отражающий переходную характеристику датчика 4 давления. Переходная характеристика фиксируется первым регистратором 9. Сигнал с усилителя-преобразователя 5 поступает акже па преобразователь Фурье 6, »а двух выходах которого формируются ;0 сигналы, отражающие амплитудно-часвЂ.отпую и фазо-частотную характеристики, фиксируемые соответственно вторым и третьим регистраторами 10 и 11.

Креме того, сигнал с усилите»я-преоб..; разователя 5 поступает на коррелятор

8, на выходе:которого формируется сиг.ал, отражающий импульсную характеристику датчика 4 давления. Êoððå1255881 лятор 8 дает возможность получения достоверной информации при малых отношениях сигнал/шум. Электрическая связь импульсного лазера 1 с блоком

7 интегрирования со сбросом и коррелятором 8 необходима для согласованной работы измерительной системы устройства.

Длительность 7 импульса лазерного излучения определяют из соотношения 10

С =0,08/f, где f — максимальная частота при градуировке.

Расстояние I, от точки фокуса до центра воспринимающего давление элемента 15 с радиусом r определяют как

= kr f, где k=0,03 — 0,05 — коэффициент зависящий от точности градуировки. Z0

Коэффициент 0,08 и 0,03 — 0,05 выбраны из условия обеспечения динамической градуировки датчиков давления с погрешностями, не превышающими 0,5-1 .

В устройство для реализации спосо-» ба динамической градуировки датчиков давления предложено выполнение формирователя 3 (фиг.1) в виде рефлектора (фиг.2). Со стороны одного торца 13

1 рефлектора имеется выемка, образующая30 акустическую полость 14, ограниченную отражающей поверхностью 15 параболи-,. ческой формы. В корпусе 16 перпендикулярно торцовой поверхности со стороны расширенной части акустической полости 14 выполнена центральная оптическая щель 17 на глубину радиуса

R торца и длиной f. центрального осевого размера акустической полости 14.

На поверхность 15 акустической полос-щ ти 14 напротив оптической щели 17 нанесено оптически поглощающее покрытие 18. Между другим торцом 19 корпуса 16 и суженной частью акустической полости 14 по оси, перпендику- 4 лярной направлению оптической щели

17, выполнено сквозное отверстие 20 для осуществления поворота рефлектора. Фокусное расстояние рефлектора определяется из соотношения 50 Р =r /4Z, где Z — коэффициент, определяемый углом поворота рефлектора, r — радиус воспринимающего давления элемента датчика давле- у ния.

Устройство с формирователем, выполненным в виде описанного рефлектора, работает следующим образом. Импульсный луч лазера попадает через оптическую щель 17 в акустическую полость 14. Оптический фокус лазерно-, го луча находится внутри акустической полости 14. В результате создания пробоя воздуха образу-ется ударная волна, которая формируется с помощью отражающей поверхности 15 параболической формы в параллельный пучок импульсного акустического излучения, чем улучшается форма импульса и эксплуатационные качества устройства, а также улучшаются метрологические характеристики. Наличие оптически поглощающего покрытия 18 дает возможность исключить влияние волн отражения, могущих улучшить форму акустического пучка. Оптическая щель 17 дает возможность не только упростить настройку акустической системы устройства, но и осуществлять градуировку датчиков давления при разном угловом направлении акустического пучка излучения по отношению к поверхности воспринимающего давление элемента датчика. Для осуществления поворота рефлектора используется сквозное отверстие 20.

На фиг.3 показана конструктивная схема другого выполнения формировате. ля в виде рефлектора. В этом рефлекторе оптическая щель 21 выполнена сквозной. Таким образом, отпадает необходимость в оптически поглощающем покрытии 18.

Формула изобретения

1. Способ динамической градуировки датчиков давления, заключающийся в создании давления на воспринимающий элемент датчика, регистрации реакции датчика на воздействие импульса давления и обработке сингалов для получения динамических характеристик, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности и повышения достоверности градуировки, направляют поток импульсов лазерного излучения параллельно плоскости воспринимающего элемента„ фокусируют этот поток в точку на центральной нормали воспринимающего давление элемента, смещенную на расстояние от его центра, обеспечивает энергетическую освещенность в фокусе до возникновения пробоя воздуха и ударной акустической.

12558

5 волны, формируют импульсный поток акустического излучения по нормали к плоскости воспринимающего элемента

Л. датчика с длительностью импульса с и для регистрации реакции датчика давления на импульс давления используют воздействие акустического излучения, при этом длительность Г импульса лазерного излучения выбирают из соотношения

< =0,08f, где f — максимальная частота при градуировке, а расстояние L от точки фокуса до центра воспринимающего элемента с 15 радиусом r выбирают как

L = kr f где k=0,03-0,05 — коэффициент, зависящий от точности градуировки.

2. Устройство для динамической градуировки датчиков давления, содержащее импульсный лазер с фокусирующей системой, усипитель-преобразователь, первый и второй регистраторы, 25 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности, 0EIo дополнительно снабжено формирователем, преобразователем Фурье., блоком интегрирования со сбросом, коллектором,. третьим и четвертым регистрато- рами, при этом импульсный лазер с фокускрующей системой и формирователь расположены на одной оптической оси, усилитель-преобразователь выходом связан с входом преобразователя. Фурье и первыми входами блока интегрирования со сбросом и коррелятором, вторые входы которых соединены между

8f ь собой и с электрическим выходом импульсного лазера, выход блока интегрирования со сбросом соединен с первым регистратором, первый и второй выходы преобразователя Фурье подключены соответственно к второму и третьему регистраторам, а выход коррелятора соединен с четвертым регистратором.

3. Устройство по п.2, о т л и—

Ф ч а ю щ е е с я тем, что формирователь выполнен в виде рефлектора, на оцном торце корпуса которого выполнена выемка, образующая акустическую полость, ограниченную акустической отражающей поверхностью параболической формы, в корпусе перпендикулярно поверхности со стороны расширенной части акустической попости выполнена центральная оптическая щель на глубину радиуса торца и длину центрального осевого размера акустической полости, на поверхность которой напротив оптической щели нанесено оптически поглощающее покрытие, между другим торцом корпуса и суженной частью акустической полости по оси перпендикулярно направлению оптической щели выполнено сквозное отверстие, а фокусное расстояние Ф рефлектора удовлетворяет соотношению

Ф=г /41, где L — коэффициент, определяемый углом поворота рефлектора, r — радиус воспринимаемого элемента датчика давления.

4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, в нем оптическая щель выполнена сквозной.

125588 1

Составитель Е.Подымов

Техред И.Верес Корректор Т.Колб

Редактор В.Иванова

Заказ 4813/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4