Устройство для калибровки датчиков импульсного давления



Устройство для калибровки датчиков импульсного давления
Устройство для калибровки датчиков импульсного давления
Устройство для калибровки датчиков импульсного давления
Устройство для калибровки датчиков импульсного давления
Устройство для калибровки датчиков импульсного давления

 


Владельцы патента RU 2560921:

Федеральное государственное унитарное предприятие "РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР-ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА Е.И. ЗАБАБАХИНА" (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к калибровке датчиков импульсного давления методом создания импульсного давления в гидравлической камере. Устройство для калибровки датчиков импульсного давления содержит основание, на котором горизонтально закреплен подвижный подпор, на его торце установлена камера высокого давления с подсоединенными калибруемым и контрольным датчиками. Маятниковое ударное устройство выполнено со сменным ударником, оборудованным сменным бойком, выполненным из материала с различной твердостью. Горизонтальные оси камеры высокого давления, ударника и бойка при ударе совпадают. Техническим результатом изобретения является повышение точности калибровки датчиков импульсного давления, расширение диапазона создаваемых импульсов давления, упрощение конструкции. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, преимущественная область применения - калибровка датчиков импульсного давления методом создания импульсного давления в гидравлической камере.

Известны формирователи импульсного давления для калибровки датчиков следующих типов: гидравлические с механическим сбросом давления; гидравлические с падающим грузом; пневматические; пневмогидравлические и взрывные.

Для создания импульсных давлений в диапазоне до 400 МПа наиболее распространены формирователи гидравлического типа с падающим грузом.

Известно устройство для калибровки датчиков импульсного давления 913В02 фирмы РСВ, описанное в журнале «ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес», 2008 г., №1, с.88-91 (Кирпичев А., Симчук А., Тищенко Ю. «Датчики динамического давления продукция компании «Глобалтест»»). Устройство состоит из основания, на котором установлена камера высокого давления (пистон), заполненная жидкостью с плавающим поршнем, устройства для создания удара (груз с направляющей трубой). В камеру высокого давления установлены эталонный и калибруемый датчики. Устройство для создания удара воздействует на поршень, создавая в камере импульсное давление. Калибровка датчиков производится методом сравнения их показаний с показаниями эталонного датчика.

Недостатком данного устройства является повышенная погрешность калибровки, обусловленная влиянием трения и воздушной подушки, неизбежно возникающей при движении груза даже в перфорированной трубе, и сложность конструкции, определяемая необходимостью наличия массивного, жесткого основания, воспринимающего импульсную нагрузку, действующую при ударе на установленную на нем камеру высокого давления, сложность настройки и получения требующейся формы импульса давления. Устройство имеет ограниченный диапазон создаваемых давлений (не более 2070 бар) и не обеспечивает возможность регулирования времени его нарастания, имеющего фиксированное значение 3 мс.

Ближайшим техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для создания одиночных импульсов давления в замкнутом объеме жидкости, описанное в авторском свидетельстве СССР №161552, G01L, опубликованное 10.11.1964, содержащее основание, камеру высокого давления с дренажным отверстием, с плавающим поршнем и с подсоединенными контрольным и калибруемым датчиками, маятниковое ударное устройство со спусковым механизмом, сменным ударником с приспособлением для устранения перекоса, устройство для измерения скорости.

Недостатком данного устройства является необходимость наличия жесткого основания, воспринимающего импульсную нагрузку, действующую при ударе на установленную на нем камеру высокого давления, сложность конструкции механизма создания требующейся формы импульса давления и повышенная погрешность калибровки, обусловленная нестабильностью процесса взаимодействия сменного ударника с бойком.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении точности калибровки датчиков импульсного давления, в расширении диапазона создаваемых импульсов давления и в упрощении конструкции устройства.

Технический результат заключается в том, что удалось за счет изменения материала и твердости бойка маятникового ударного устройства обеспечить регулирование (уменьшение и увеличение) времени нарастания давления и повысить достоверность определения реализовавшегося в камере высокого давления его амплитудного значения. Оптический отметчик положения позволил исключить получение случайных промахов при калибровке датчиков импульсного давления.

Для получения такого технического результата предлагаемое устройство для калибровки датчиков импульсного давления, содержащее основание, камеру высокого давления с дренажным отверстием, с плавающим поршнем и с подсоединенными контрольным и калибруемым датчиками, маятниковое ударное устройство со спусковым механизмом, сменным ударником с приспособлением для устранения перекоса, устройство для измерения скорости, согласно заявляемому изобретению снабжено подвижным подпором, закрепленным горизонтально на основании, выполненным со станиной, на торце которого установлена камера высокого давления, ударник оборудован сменным бойком, при этом горизонтальные оси камеры высокого давления, ударника и бойка при ударе совпадают.

Кроме того, боек выполнен из материала с различной твердостью.

Кроме того, устройство для измерения скорости выполнено в виде оптического отметчика положения.

Это приводит к тому, что применение маятникового ударного устройства со сменными бойком и ударником для создания ударной нагрузки на поршень и горизонтально расположенного подвижного подпора для закрепления камеры высокого давления позволяет упростить конструкцию устройства и расширить диапазон создаваемых импульсов давления при повышенной точности калибровки.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии его условию «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство для калибровки датчиков импульсного давления иллюстрируется фиг.1-5.

На фиг.1 показан общий вид устройства для калибровки датчиков импульсного давления; на фиг.2 - приведены графики зависимости высоты установки ударника от задаваемого давления; на фиг.3 - приведены графики зависимости давления в камере высокого давления от скорости ударника в момент соударения; на фиг.4 - приведены графики зависимости давления от времени, зарегистрированные с помощью контрольного и проверяемого датчиков давления; на фиг.5 - приведена фотография общего вида опытного устройства для калибровки датчиков импульсного давления.

Устройство для калибровки датчиков импульсного давления (фиг.1) содержит основание 1, станину 2, раму 3 маятникового ударного устройства 4, подвижно закрепленного на оси, ударник 5 с бойком 6, флажком 7 и с приспособлением для устранения перекоса 8. Камера высокого давления 9 (вид А, разрез Б-Б) состоит из корпуса 10 с установленными в нем калибруемым 11 и контрольным 12 датчиками импульсного давления с защитными колпачками 13, и поршня 14. Камера высокого давления 9 закреплена на подвижном подпоре 15. Ударник 5 устанавливают на заданную высоту с помощью храпового механизма 16. Сброс ударника 5 осуществляют с помощью спускового устройства 17. В корпусе 10 выполнено дренажное отверстие 18 с заглушкой 19. На основании 1 установлен оптический отметчик положения 20.

Устройство для калибровки датчиков импульсного давления работает следующим образом.

Калибруемый датчик 11 и контрольный датчик 12 устанавливают в корпус 10 камеры высокого давления 9, на разъемы калибруемого датчика 11 и контрольного датчика 12 надевают защитные колпачки 13. Корпус 10 камеры высокого давления 9 с установленными калибруемым 11 и контрольным 12 датчиками погружают в жидкость (воду), где проводят сборку корпуса 10 камеры высокого давления 9 с поршнем 14. Заполненную камеру высокого давления 9 устанавливают на подпор 15 дренажным отверстием 18 вверх. Дренажное отверстие 18 закрывают заглушкой 19. К калибруемому 11 и контрольному 12 датчикам подсоединяют измерительные жгуты и собирают измерительные каналы регистрации параметров давления и скорости движения ударника 5. Раму 3 маятникового ударного устройства 4 с зафиксированным в ней с помощью спускового устройства 17 ударником 5 устанавливают на необходимую высоту (угол) с помощью храпового механизма 16. На ударник 5 крепят заранее подобранный боек 6 с требуемыми характеристиками (материал, форма, твердость). С помощью спускового устройства 17 ударник 5 сбрасывают с заданной высоты и при ударе бойка 6 ударника 5 по поршню 14 камеры высокого давления 9 в ней формируется заданный импульс давления. Флажок 7 с двумя прямоугольными пазами, прикрепленный к плоскости ударника 5, после его сброса пересекает луч оптической пары отметчика положения 20, который установлен на основании 1, тем самым формирует сигнал, по которому определяется скорость ударника 5 в момент удара.

Полученные параметры импульсного давления, зарегистрированные калибруемым датчиком 11, сравниваются с параметрами, зарегистрированными контрольным датчиком 12, и результатами определения параметров импульсного давления по высоте сброса ударника 5 и его скорости в момент удара по поршню 14, определенной с помощью отметчика положения 20 с флажком 7.

Проведенные на опытном экземпляре установки испытания показали, что предлагаемое техническое решение повышает точность калибровки датчиков импульсного давления и расширяет диапазон создаваемых импульсов давления при минимальных затратах на подготовку и проведение испытаний.

Графики зависимостей высоты установки ударника от задаваемого давления и давления в камере высокого давления от скорости ударника в момент соударения при использовании ударника массой 8,6 кг, камеры высокого давления объемом 3 см3 и плоского стального бойка, полученные экспериментально (1) и расчетным путем по формулам (2), приведены на фиг.2, 3. Из графиков видно, что угол наклона кривых и их форма практически совпадают.

Графики зависимости давления от времени, зарегистрированные с помощью контрольного (2) и проверяемого (1) датчиков давления, приведены на фиг.4.

В опыте использовались ударник массой 8,6 кг, камера высокого давления объемом 3 см3 и датчики 2Т6000. В качестве контрольного - новый датчик 2006 года выпуска, в качестве проверяемого - бывший в употреблении датчик 1990 года выпуска. Для пересчета сигналов из напряжений в давления использовались коэффициенты преобразования датчиков, взятые из его паспорта. По форме и длительности сигналы полностью идентичны, расхождение в максимальных амплитудных значениях составило 2,4%.

Сравнительный анализ сигналов, полученных с помощью устройства для проверки датчиков давлений РС2210 и калибратора датчиков давлений фирмы РСВ Piezotronics, показал, что формы получаемых импульсов хорошо коррелируются между собой.

На фиг.5 приведена фотография общего вида опытного устройства для калибровки датчиков импульсного давления, которое позволяет проводить калибровку датчиков импульсных давлений серии "Т" в диапазоне от 30 до 400 МПа с фронтом нарастания от 0,1 до 6 мс.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

устройство, воплощающее заявленное изобретение, предназначено для калибровки датчиков импульсного давления методом создания импульсного давления в гидравлической камере;

для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в формуле на изобретение, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;

устройство, воплощенное в заявленном изобретении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем достигаемого технического результата.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Устройство для калибровки датчиков импульсного давления, содержащее основание, камеру высокого давления с дренажным отверстием, с плавающим поршнем и с подсоединенными контрольным и калибруемым датчиками, маятниковое ударное устройство со спусковым механизмом, сменным ударником с приспособлением для устранения перекоса, устройство для измерения скорости, отличающееся тем, что оно снабжено подвижным подпором, закрепленным горизонтально на основании, выполненным со станиной, на торце которого установлена камера высокого давления, ударник оборудован сменным бойком, при этом горизонтальные оси камеры высокого давления, ударника и бойка при ударе совпадают.

2. Устройство для калибровки датчиков импульсного давления по п.1, отличающееся тем, что на ударнике установлен боек, выполненный из материала с различной твердостью.

3. Устройство для калибровки датчиков импульсного давления по п.1, отличающееся тем, что устройство для измерения скорости выполнено в виде оптического отметчика положения.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к прикладной метрологии и может быть использовано для экспериментальной отработки конструкций волоконно-оптических датчиков давления для ракетно-космической и авиационной техники.

Изобретение относится к медицинской технике. Устройство для проверки работоспособности тонометров содержит тонкостенный цилиндр (1), имеющий диаметр, близкий к диаметру руки человека.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при тарировке измерительных приборов, в т.ч. малого дифференциального давления, в частности измерительные манометры и измерительные преобразователи давления.

Изобретение относится к калибровочному оборудованию, в частности к устройствам создания гидравлического давления, предназначенным для оперативной поверки средств измерения давления и их калибровки.

Группа изобретений относится к метрологическому оборудованию обеспечения приборов и может применяться для автоматизации процедуры калибровки и поверки приборов, а также для точного поддержания давления в небольшой емкости.

Изобретение относится к калибровочному оборудованию, предназначенному для оперативной поверки средств измерения давления и их калибровки. .

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки и испытаний датчиков давления путем воздействия на них столба жидкости. .

Изобретение относится к технологии изготовления тензорезисторных датчиков давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем. .

Изобретение относится к области техники измерения импульсных давлений и может найти широкое применение для калибровки различного типа датчиков импульсного давления, а также для проверки и установления их работоспособности.

Изобретение относится к калибровке датчиков в системе, содержащей множество датчиков, которые расположены с возможностью действия на них одной и той же нагрузки. .

Заявленное изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки датчиков давления. Заявленный способ градуировки датчиков давления воздушной ударной волны включает воздействие на датчик градуировочной воздушной ударной волны (ВУВ), образованной подрывом заряда взрывчатого вещества, измерение амплитуд выходного сигнала датчика, определение избыточного давления во фронте градуировочной ВУВ и расчет коэффициента преобразования датчика, при этом непосредственно за градуируемым датчиком давления, на расстоянии, соизмеримом с продольным размером его чувствительного элемента, устанавливают ориентированную нормально на центр взрыва плоскую жесткую преграду, а избыточное давление во фронте падающей градуировочной ВУВ определяют через отношение амплитуд U2 и U1 зарегистрированного датчиком сигнала отраженной от преграды и падающей волн из соотношения: где p0 - атмосферное давление. Технический результат заключается в повышении точности градуировки датчиков давления ВУВ. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для поверки и калибровки датчиков давлений. Стенд для поверки и калибровки датчиков давления содержит коллектор для подключения образцового и поверяемых датчиков давления, устройство для создания давления, соединенное пневматической магистралью с коллектором, и измеритель-калибратор давления, включающий вычислительно-управляющее устройство, блок индикации и блок печати. Коллектор дополнительно содержит запорную арматуру, установленную перед каждым датчиком давления. Измеритель-калибратор давления дополнительно содержит блок высокоточного преобразования унифицированных токовых выходных сигналов в универсальный интерфейс передачи данных и блок преобразования цифрового сигнала в универсальный интерфейс передачи данных, соединенные с вычислительно-управляющим устройством. Поверяемые датчики давления подключены к блоку высокоточного преобразования унифицированных токовых выходных сигналов в универсальный интерфейс передачи данных, а образцовый датчик подключен к блоку преобразования цифрового сигнала в универсальный интерфейс передачи данных. Техническим результатом изобретения является расширение технических возможностей, конструктивная простота, удобство эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для калибровки средств измерительной техники. Техническим результатом изобретения является расширение метрологических возможностей за счет повышения на порядок уровня калиброванного (образцового) по амплитуде скачка давления до атмосферного давления (105 Па), повышения точности калибровки датчиков динамического давления и сокращения времени на проведение градуировочных испытаний. Калиброванный по амплитуде скачок давления получают при продольном ударе сверху по торцу сосуда с водой, установленного вертикально с возможностью свободного перемещения в продольном направлении, в результате которого у дна сосуда, где помещен датчик давления, возникает кавитационный разрыв водной среды, вызванный ускоренным смещением стенок сосуда относительно инерционно неподвижной воды. Сила продольного удара должна соответствовать смещению стенок сосуда с ускорением а>9,8 м/с2. Уровнем заполнения сосуда водой задают значение Рг гидростатической составляющей давления столба жидкости в сосуде, устанавливая, таким образом, диапазон амплитуд Рк=-(Ра+Рг) испытательного давления. Обеспечивает получение стабильных калибровочных скачков давления с амплитудой Рк≥105 Па. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерения давления. Сущность изобретения заключается в том, что манометр абсолютного давления содержит электронные силоизмерительные и силокомпенсирующие устройства, поршневую пару, образованную структурно-сопряженными магнетиками, разъединяющую объемы вакуумной (сравнительной) камеры от объема измерительной камеры, пневмолинии которых могут селективно подключаться к пневмомагистралям технических средств создания вакуума, давления или нормализованного воздуха атмосферы путем программного переключения э/м клапанов распределительного коммутатора, при этом супермагнетик («магнитная жидкость) в ССМ покрыт тонким слоем галинстана - жидкого металлического сплава галлия, индия и олова, магнитопровод ССМ выполнен из магнитострикционного материала (МСМ) или, если он таковым не являлся, дополнен включением МСМ в его структуру, используется как ультразвуковой магнитостриктор путем размещения на нем катушки возбуждения, соединенной с ВЧ генератором гармонических колебаний, оболочка вакуумной камеры, при большом объеме, покрыта с внешней стороны резистивной проводящей пленкой, кратковременно подключаемой в режиме создания в ней вакуума к источнику электропитания; при малых объемах оболочки она подвергается кратковременному прогреву внешними источниками интенсивного оптического излучения. Технический результат - расширение диапазона измерения в области высокого вакуума и повышение точности измерений. 9 ил., 6 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения давления на основе тензомостового интегрального преобразователя давления в широком диапазоне рабочих температур. Предложен способ измерения давления и калибровки, в котором калибровку аддитивной и мультипликативной температурной погрешностей проводят при непрерывном измерении напряжений с диагоналей тензомоста отдельно для минимального и максимального значения давления при изменении температуры от минимальной до максимальной рабочей температуры и обратно, а нелинейность преобразователя от давления оценивают при изменении давления в НУ и крайних точках рабочих температур. Давление вычисляют по коэффициентам, рассчитанным при калибровке, путем последовательной компенсации аддитивной и мультипликативной температурной погрешностей, а также нелинейности преобразователя от давления. Технический результат - повышение точности измерений за счет компенсации аддитивной, мультипликативной погрешностей и нелинейности тензомостового интегрального преобразователя давления во всем диапазоне изменения рабочих температур и давления при сокращении времени и трудоемкости калибровки. 4 ил.

Настоящее изобретение относится к системам контроля и управления промышленными процессами. Преобразователь содержит пьезоэлектрический преобразователь, содержащий первую клемму и вторую клемму; схему нормального режима работы для эксплуатации пьезоэлектрического преобразователя при нормальном режиме работы; схему самопроверки для подачи зарядного тока на пьезоэлектрический преобразователь при диагностическом режиме самопроверки и образования контрольного сигнала как функции от напряжения на пьезоэлектрическом преобразователе, обусловленного зарядным током. Причем схема самопроверки содержит: резистор для подачи зарядного тока на первую клемму пьезоэлектрического преобразователя через резистор; и схему переключения для отключения схемы нормального режима для соединения резистора с первой клеммой пьезоэлектрического преобразователя и для соединения второй клеммы с землей при диагностическом режиме самопроверки. При этом схема самопроверки замеряет напряжение на пьезоэлектрическом преобразователе в течение определенного периода времени после подачи зарядного тока на пьезоэлектрический преобразователь и, если напряжение на пьезоэлектрическом преобразователе представляет собой RC зарядную кривую стандартного емкостного соединения на основе замеренного напряжения, имеющего значение между первым пороговым значением и вторым пороговым значением, схема самопроверки подает проверочный сигнал, который указывает на нормальное состояние. Технический результат заключается в возможности осуществления самопроверки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх