Изобретение относится к измерительной технике, конкретнее - к области электрических измерений параметров ударных и детонационных волн.
Известен способ измерения параметров ударной волны (УВ) /Иванов А.Г., Огородников В. А. Способ измерения параметров ударной волны. Авт.св. N 0934792, G 01 L 23/00, опубл. в БИ N 22, 1993 г./, основанный на измерении давления и скорости УВ датчиками, заключающийся в том, что в исследуемой среде последовательно по пути распространения УВ располагают емкостный датчик и пьезорезисторный, о величине давления судят по скачку напряжения в общей схеме включения датчиков, а о скорости УВ - по времени между упомянутым скачком и импульсом напряжения емкостного датчика.
Недостатки этого способа связаны с тем, что размещение емкостного датчика (как и любых других датчиков) приводит к усложнению постановки опытов и искажению УВ, что уменьшает точность измерений.
Наиболее близким к изобретению является способ регистрации давления и перемещения УВ с использованием пьезорезистивного и электроконтактного датчиков /Павловский М. Н. Измерение скорости звука в ударно-сжатых кварците, доломите, ангидрите, хлористом натрии, парафине, плексигласе, полиэтилене и фторопласте-4. ПМТФ, 1976, N 5, с. 136 - 139/.
В диэлектрической среде размещают пьезореактивный датчик, путем соударения с металлической пластиной возбуждают в среде УВ, регистрируют напряжение на датчике, по которому определяют давление и момент времени прихода к датчику фронта УВ.
Недостаток этого способа связан с тем, что он не позволяет регистрировать перемещение УВ до ее прихода к датчику. Соответственно, оказываются невозможными измерения скорости не искаженной датчиком УВ в среде и скорости движения свободной поверхности пластины (при наличии зазора между пластиной и средой).
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании точного и достоверного способа одновременной регистрации с наносекундным разрешением профиля давления и перемещения УВ.
Технический результат, достигаемый при осуществлении способа, заключается в возможности дополнительной регистрации с разрешением < 1 нс момента времени возбуждения УВ в среде и соответственно измерении с точностью < 1% скорости не искаженной датчиками УВ в среде на расстояниях (базах) ≈ 1 мм.
Кроме того, при наличии зазора ≈ 1 мм между металлической пластиной и средой оказывается возможной дополнительная регистрация с разрешением < 1 нс до прихода УВ к пьезорезистивному датчику 2-х моментов времени: 1) выхода УВ на поверхность пластины; 2) соударения поверхности пластины с поверхностью среды.
В обоих случаях происходит скачкообразное изменение скорости движения обращенной к датчику поверхности пластины в момент времени ее совпадения с фронтом падающей (1-й случай) и отраженной (2-й случай) УВ.
Соответственно оказываются возможными дополнительные измерения с точностью < 1% скорости движения поверхности пластины в зазоре и скорости УВ в среде.
Это достигается тем, что в способе регистрации давления и перемещения УВ, заключающемся в том, что в диэлектрической среде размещают пьезорезистивный датчик, путем соударения с металлической пластиной возбуждают в среде УВ, регистрируют напряжение на датчике, по которому определяют давление и момент времени прихода к датчику фронта УВ, дополнительно перед приходом УВ к датчику регистрируют ЭДС электромагнитной индукции (ЭИ), обусловленную изменением магнитного поля датчика из-за движения пластины, по которой определяют моменты времени совпадения обращенной к датчику поверхности пластины с фронтом падающей и (или) отраженной УВ.
Движение металлической пластины в магнитном поле, сцепленном с током датчика, приводит к появлению в ней вихревых токов, изменяющих поле, и соответственно к возникновению ЭИ в измерительном контуре.
ЭИ растет с увеличением тока питания, скорости движения поверхности пластины и с уменьшением начального расстояния между датчиком и пластиной.
Скачкообразное ускорение (торможение) поверхности пластины при ее совпадении с фронтом падающей (отраженной) УВ приводит к скачкообразному изменению ЭИ, по которому и определяют соответствующие моменты времени.
При отсутствии зазора между пластиной и средой регистрируется момент времени совпадения поверхности пластины с фронтом падающей УВ.
В случае большого начального расстояния между поверхностями пластины и среды и (или) в случае плавного разгона пластины, исключающего выход сильной УВ на ее поверхность, регистрируется момент времени совпадения поверхности пластины с фронтом отраженной УВ - момент соударения пластины со средой.
Как правило, ЭИ считают помехой, искажающей показания резистивных датчиков и стараются ее уменьшить /Гилев С.Д. Электромагнитные эффекты в измерительной ячейке для исследования электрических свойств ударно-сжатых веществ. ФГВ, 1994, т. 30, N 2, с. 71 - 76/.
Существенно, что ЭИ становится равной нулю в случае движения датчика и поверхности пластины с одинаковой скоростью, т.е. при неизменяющемся расстоянии между ними. ЭДС ≈ ) 0,1 В, заметная до прихода УВ к датчику (например, из-за большого тока питания ≈ 100 А, высокой скорости движения поверхности пластины 1 - 10 км/с, малого начального расстояния между датчиком и пластиной ≈ 1 мм), становится пренебрежимо малой после прихода и практически не искажает показания датчика о давлении УВ.
Важно также, что основной вклад в ЭИ вносит движение участка поверхности пластины, расположенного непосредственно под датчиком, т.е. наиболее близкого к датчику. Это уменьшает ошибку измерения скорости УВ, обусловленную разновременностью выхода УВ на поверхность пластины.
Таким образом, дополнительная регистрация до прихода УВ к датчику ЭИ позволяет по скачкам ЭИ определять моменты времени резкого изменения скорости поверхности пластины (фольги) под действием УВ и соответственно следить за перемещением УВ, практически не искажая показания датчика о давлении УВ.
На фиг. 1 представлен вариант схемы постановки опытов; на фиг. 2 - осциллограмма напряжения на датчике. Стрелками и пунктиром обозначен фронт плоской УВ.
Заявляемый способ может быть реализован следующим образом. В диэлектрической среде 1 размещают пьезорезистивный датчик 2, путем соударения с металлической пластиной 3 возбуждают в среде УВ, регистрируют напряжение на датчике u(t), по которому определяют давление P = f(u/u0) и момент времени прихода к датчику фронта УВ t3. Дополнительно перед приходом УВ к датчику регистрируют ЭИ, обусловленную изменением магнитного поля датчика из-за движения пластины, по которой определяют моменты времени совпадения обращенной к датчику поверхности пластины с фронтом падающей (t1) и (или) отраженной (t2) УВ.
В момент времени выхода фронта УВ на поверхность пластины 3 t1 происходит скачкообразное уменьшение напряжения u(t) на датчике 2. При движении пластины 3 в зазоре 4 напряжение меняется незначительно. В момент времени столкновения поверхности пластины 3 и среды 1 t2 напряжение скачком увеличивается, не достигая однако начального уровня u0, т.к. продолжается уменьшение расстояния между пластиной 3 и датчиком 2.
В момент прихода фронта УВ к датчику t2 происходит скачкообразное увеличение напряжения на датчике, обусловленное увеличением его омического сопротивления под действием УВ. По осциллограмме определяют скорость поверхности пластины в зазоре 4 W = δ (t2 - t1); скорость УВ в среде D = l/(t3 - t2) и давление УВ P = f(u/u0). Целесообразно в данном случае использование 2-х регистраторов напряжения на датчике для отдельной регистрации перемещения УВ на более чувствительном.
Так как ударные адиабаты и уравнения состояния эталонных металлов, используемых для возбуждения УВ, известны с высокой точностью, по скорости поверхности пластины можно определить параметры УВ в пластине, а по ним и скорости УВ в среде - параметры УВ в среде, в частности давление, что позволяет осуществить проверку правильности показаний пьезорезистивного датчика, т.е. повысить достоверность и точность измерений.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРНОЙ ВОЛНЫ | 2003 |
|
RU2265198C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСА СВЕТА И ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СВЕТА | 1998 |
|
RU2152665C1 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ В БЫСТРОПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССАХ | 1999 |
|
RU2225619C2 |
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ | 2001 |
|
RU2216778C2 |
СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО УРАНА | 2001 |
|
RU2195643C1 |
СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ДЕТОНАЦИИ БРИЗАНТНЫХ ВВ | 1997 |
|
RU2143094C1 |
ОБОСТРИТЕЛЬ ФРОНТА ИМПУЛЬСА МАГНИТНОГО ПОЛЯ | 1999 |
|
RU2168784C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПИРОТЕХНИЧЕСКОГО СОСТАВА | 2001 |
|
RU2205402C2 |
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕТОНАЦИОННОЙ ВОЛНЫ В ЗАРЯДЕ ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА | 1998 |
|
RU2150659C1 |
ДАТЧИК ПЕРЕГРУЗОК | 1996 |
|
RU2117299C1 |
Изобретение относится к электрическим измерениям параметров ударных и детонационных волн. Согласно способу в диэлектрической среде размещают пьезорезистивный датчик. Путем соударения с металлической пластиной возбуждают в среде ударную волну (УВ). Регистрируют напряжение на датчике, по которому определяют давление и момент времени прихода к датчику фронта УВ. До прихода УВ к датчику регистрируют ЭДС электромагнитной индукции, обусловленную изменением магнитного поля датчика из-за движения пластины, по которой определяют моменты времени совпадения обращенной к датчику поверхности пластины с фронтом падающей и (или) отраженной УВ. Это позволяет одновременно регистрировать с временным разрешением не хуже 1 нс профиль давления и перемещение не искаженной датчиками УВ и измерение с точностью не хуже 1% скорости свободной поверхности пластины и скорости не искаженной датчиками УВ в среде. 2 ил.
Способ регистрации давления и перемещения ударной волны, заключающийся в том, что в диэлектрической среде размещают пьезорезистивный датчик, путем соударения с металлической пластиной возбуждают в среде ударную волну, регистрируют напряжение на датчике, по которому определяют давление и момент времени прихода к датчику фронта ударной волны, отличающийся тем, что дополнительно перед приходом ударной волны к датчику регистрируют ЭДС электромагнитной индукции, которая обусловлена изменением магнитного поля датчика из-за движения пластины и по которой определяют моменты времени совпадения обращенной к датчику поверхности пластины с фронтом падающей и (или) отраженной ударной волны.
ПАВЛЛОВСКИЙ М.Н | |||
Измерение скорости звука в ударно-сжатых кварците, доломите, ангидрите, хлористом натрии, парафине, плексигласе, полиэтилене и фторопласте-4 | |||
- ПМТФ, 1976, № 5, с.136 - 139 | |||
Способ измерения параметров ударной волны | 1980 |
|
SU934792A1 |
ИВАНОВ А.Г | |||
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
- Черноголовка, 1969, с.265 - 269 | |||
ШУЙКИН А.Н | |||
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
- ВНИИФТРИ, 1976 | |||
Шланговое соединение | 0 |
|
SU88A1 |
Способ очистки воды от взвешенных частиц | 1975 |
|
SU579226A1 |
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРОТЕЗ РУКИ | 0 |
|
SU312605A1 |
US 3537305 А, 03.11.1970 | |||
ВЗРЫВНОЙ ТРУБЧАТЫЙ УСКОРИТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2212615C2 |
Авторы
Даты
2001-05-27—Публикация
1996-10-16—Подача