Датчик давления Советский патент 1983 года по МПК G01L9/08 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации быстропеременных давлений, в частности волн давления и параметров удара в широком диапазоне длительности процесса, Известны датчики для измерения параметров волн давления, в которых для увеличения полезной длительности регистрации процесса чувствитель ный элемент соединен со стержневым акустическим волноводом, имеющим постоянное с.ечение И акустическое сопротивление по длине fl. 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 давле ния, в котором акустический волново выполнен с участком в виде набора коаксиальных цилиндров, соединенных со стержневой частью волновода на свободном конце. Расширение полезной длительности регистрации процес и уменьшение габаритов датчика по длине достигаются за счет изменения направления распространения волн да ления в акустическом волноводе при переходе от стержневой части к системе коаксиальных цилиндров C2J. Однако суммарная длина волновода ограничивает полезную длительность регистрации, а при увеличении числа коаксиальных цилиндров значительно возрастают поперечные габариты датчика, что затрудняет применение рас сматриваемого датчика при измерении поля давления в близко расположенных точках, Цель изобретения - повышение точ ности измерений быстропеременных да лений в широком диапазоне длительности исследуемых процессов за счет устранения помех от отраженных волн и уменьшение габаритов датчика. Поставленная цель достигается тем, что в датчике давления, содерж щем акустический водновод постоянно го акустическо1о 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 стержт невыми участками с пьезоэлементами, 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 волновода соединен с участком замкнутой формы посредством 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 возможности его монтажа в труднодоступных местах соединение стержневой части 2 волновода с участком 3 замкнутой формы выполнено посредством гибких элементов б, Например пучка проволок или .лент из материала с т.аким же акустическим сопротивлением, что и другие участки волновода. Датчик работает следующим обра- зом. 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 илигибкого элемента б с участком 3 замкнутой формы по касательной к профилю последнего волна проходит зону сопряжения без отражения. После про- хода 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 предлагаемом датчике отсутствуют внутренние отражения, воздействующие на чувствительный элемент и искажающие регистрируемый сигнал.

Предлагаемый датчик -(см.фиг. 2) может эффективно использоваться для измерения давления в нескольких точках (поля давлений}. В этом случае чувствительные элементы 5, закрепленные на концах индивидуальных стержневых участков 2 волновода 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 датчка 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 изготовле- ние, монтаж и калибровку, так как . |Один датчик позволяет обеспечить измерение параметров волн давления в

0Широком диапазоне длительности. Указанные преимущества предлагаемого датчика в еще большей степени проявляются при измерении давления в нескольких точках (поля давлений),

5 когда в результате применения общего участка замкнутой формы достигается снижение материалоемкости и трудозатрат, пропорциональное числу точек измерения.

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