Способ измерения давления ударной волны и устройство для его осуществления

 

(„)972285

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.12.80 (21) 3253803/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К з

CI 01 L 23/1О

Гоеударствеииый комитет

Опубликовано 07.11.82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 17.11.82 (53) УД К 531. 787 (088.8) по авлвм изобрвтеиий и отврмтий (72) Авторы изобретения

М. К. Агапов, Ю. Г. Янкин, А. Г. Пронозов и;г1. -Нечатков . Ф.;ъ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике измерения параметров ударных волн в жидкостях или газах и может быть использовано в измерительных системах, предназначенных для этой цели, преимущественно в системах, содержащих в качестве первичного измерительного преобразователя давления — преобразователь ненаправленного действия, например сферический пьезоэлектрический преобразователь.

В современной технике эксперимента широкое распространение получил способ измерения параметров ударных волн в жидкости (подводный взрыв) и в газе (воздушный взрыв), заключающийся в том, что первичный измерительный преобразователь давления закрепляют в месте измерения с помощью держателя, передают по проводам электрический сигнал, генерируемый преобразователем давления при нагружении ударной волной, в измерительную цепь, преобразуют сигнал в этой цепи и регистрируют результат измерения (1) и (2) .

Общий недостаток для указанных способов, как при измерениях в воде, так и в газе, заключается в невысокой точности измерения, обусловленной отрицательным воздействием на первичный измерительный преобразователь подсоединенных к нему масс держателя и основания.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, уменьшающий указанное влияние, заключающийся в том, что первичный измерительный преобразователь размещают в месте измерения на тонких спиральных электродах, выполняющих, таким образом, как роль тоководов, так и роль держателя (3) .

Этот способ позволяет несколько увеличить точность измерений за счет демпфирующего действия держателя в виде спирали из тонких проводов, но не исключает появления паразитного сигнала на выходе первичного измерительного преобразователя из-за существования прямой механической связи с основанием.

Известны также устройства для измерения давления ударных волн в жидкости или газе, представляющие собой первичные измерительные преобразователи давления, состоящие из чувствительного элемента с тоководами и корпуса с элементами для жест972285 кого закрепления на держателе или непосредственно на испытуемом объекте (I).

Такие конструкции обладают недостатками, заключающимися в уменьшении рабочей полосы частот первичного измеритель- ного преобразователя и появлении в нем помеховых колебаний из-за влияния депжателя или объекта, выполняющего его рол, .

Более совершенная конструкция представляет собой сферический пьезоэлектрический первичный измерительный преобразователь с возможностью закрепления в месте измерения посредством держателя в виде комбинированной трубки из резины и пробки. Применение держателя в виде демпфера снижает помеховые колебания первичного измерительного преобразователя, но масса держателя и основание, на котором он закреплен, остается подсоединенной к первичному измерительному преобразователю, и тем самым уменьшает его рабочую полосу частот (3) .

Цель изобретения — повышение точности измерений параметров ударной волны.

Указанная цель достигается тем, что перед нагружением ударной волной первичный измерительный преобразователь отделяют от держателя.

Причем в момент отделения преобразователя сообщают ему определенную начальнуюю скорость.

Кроме того, с целью повышения точности измерений в жидкости перед измерением первичному измерительному преобразователю сообщают определенный запас плавучести в данной жидкости, например нулевой.

Измерение параметров ударной волны полностью исключает вредное влияние держателя и основания, на котором он закреплен. Первичный измерительный преобразователь, например, в виде пьезоэлектрической полой сферы, в этом случае испытывает упругую деформацию, обусловленную только взаимодействием с ударной волной, без наложения на них колебаний, вызванных другими факторами.

В устройстве для измерения давления ударной волны в жидкости или газе держатель снабжен узлом автоматического отделения от него первичного измерительного преобразователя в виде катушки соленоида, а наполнитель первичного измерительного преобразователя содержит магнитный материал.

Устранение механического контакта между держателем и первичным измерительным преобразователем в момент взаимодействия последнего с ударной волной полностью устраняет вредное влияние держателя и повышает точность измерения давления ударной волны.

На чертеже схематически изображено устройство поясняющее сущность изобретения.

Устройство для измерения давления ударной волны состоит из корпуса 1 с узлом 2 для крепления устройства в месте измерения, сферического пьезоэлектрического первичного измерительного преобразователя 3 с тоководами 4, например, из тонкой стальной проволоки, выведенными из корпуса l через отверстие 5. Преобразователь 3 имеет также наполнитель 6, например, из мелкодисперсного корунда с добавлением железных опилок, и расположен в полости 7 корпуса 1, а тоководы 4 с запасом длины — в полости 8. Между стенками корпуса 1 и измерительным преобразователем 3 расположена катушка соленоида 9 с тоководами 10, выведенными из корпуса 1 через отверстие 5.

Устройство работает следующим образом.

В месте измерения устройство закрепляется с помощью узла 2 крепления. Тоководы 4 соединяются с измерительной цепью (не показана), а тоководы 10 — с блоком команд на отделение (не показан). Через катушку соленоида 9 течет ток, обеспечивающий втягивание в корпус 1 измерительного преобразователя 3. Ударная волна, распространяясь в жидкости или газе, приближается к устройству, например на расстояние 1 — 5 м. В этот момент блок команд на отделение выключает ток в катушке соленоида 9, что приводит к выбрасыванию из полости 7 измерительного преобразователя 3 вместе с тоководами 4.

Взаимодействие первичного измерительного преобразователя 3 с ударной волной осуществляется таким образом.

При движении первого в жидкости или газе (или его зависании в жидкости по причине нулевой плавучести). Затем преобразователь 3 втягивается в полость 7 путем включения тока в катушке соленоида 9.

Таким образом,. осуществляется взаимодействие измерительного преобразователя 3 с ударной волной и исключается вредное влияние на него держателя и основания, на котором он закреплен.

Кроме того, корпус 1 устройства защищает преобразователь 3 от механических повреждений до подхода ударной волны и после измерения.

Применение способа и устройства для измерения давления ударной волны, позволяющих производить измерения при свободном движении или зависании первичного измерительного преобразователя в жидкости или газе, повышает точность измерения за счет исключения помех, наводимых держателем, и расширения полосы рабочих частот преобразователя за счет уменьшения подсоединенной к нему массы держателя и его основания.

Формула изобретения

l. Способ измерения давления ударной волны в жидкости или газе путем установки

972285

Составитель И. Сумцов

Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Е.-Кинив

Заказ 7669/29 в месте измерения на держателе первичного измерительного преобразователя давления, генерирования последним при нагружении ударной волной электрического сигнала, преобразования этого сигнала в измерительной цепи и индикации результата измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, перед нагружением ударной волной первичный измерительный преобразователь отделяют от держателя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в момент отделения преобразователя сообщают ему определенную начальную скорость.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в жидкости, перед измерением первичному измерительному преобразователю сообщают запас плавучести.

4. Устройство для измерения давления ударной волны в жидкости или газе, содержащее первичный измерительный преобразователь в виде пьезоэлектрической полой сферы с наполнителем, закрепленный на держателе, и тоководы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, держатель снабжен узлом автоматического отделения от него первичного измерительного преобразователя, выполненным в виде катушки соленоида, а наполнитель первичного измерительного преобразователя содержит магнитный материал.

1О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коул P. Подводные взрывы. Пер. с англ. M., 1950, с. 232 †2, 188 †1.

2. Солоухин P. И. Ударные волны и детонация в газах. М., 1963, с. 55 — 66.

3. Макушкин В. П., Мишуев А. В. Сферические титанатбариевые приемники давления воздушных ударных волн. — Акустический журнал, 1959, т. 5, вып. 1, с. 65 — 67 (прототип).