Концентратор переменного давления Советский патент 1984 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к приборо строению, в частности к устройствам для градуировки измерительных преобразователей (ИП) давления.

Для создания переменного давления большой амплитуды используют установки концентраторного типа.

Известен сферический конденсатор, в конце которого содержится ультразвуковой излучатель сферической формы. При работе этого устройства излучаемые сферические волны собираются в фокальной области, расположенной в центре сферы и.

Недостатком такого устройства является значительный градиент поля давления в фокальной области, что приводит к большим погрешностям измерения.

Известен также волноводный концентратор плоских волн, выполненный в виде экспоненциальной камеры,являющейся частью трубы- резонатора. В широкой части к,амеры помещен излучатель, а в узкой - поверяемый и Образцовый ИП давления t.

Недостатком этого устройства является узкий частотный диапазон,ограниченный возможностями изменения размеров трубы-резонатора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является концентратор переменного давления, содержащий цилиндрический излуча,тель, установленный соосно в герметичной цилиндрической камере, на противоположных торцевых стенках, которой по оси излучателя размещены отверстия для установки в камере поверяемого и образцового преобразователей.

В.этом устройстве после ввода в камеру ИП давления на излучатель подают напряжение переменного тока, вызывающее радиальное перемещение его цилиндрической поверхности по гармоническому закону. При этом значение напряжения определяет амплитуду давления. Поддерживая заданную амплитуду давления и изменяя частоту, снимают АЧХ ИП давления. Градуировку поверяемого ИП давления производят путем сличения с показаниями образцового ИП на разных частотах 3 .

Недостатке известного устройства является низкая точность градуировки, вызванная тем, что в этом устройстве давление вдоль его оси не постоянно. Особенно значительное отличие, как показали эксперименты, наблюдается при частотах более 8 кГц между давлени5р«1 у торцевых крышек, т.е. как раз в тех метах, где располагают градуируемый и образцовой ИП давления. Это объяс няется имеющей место несимметрией

параметров поля давления в камере, вызванной тем, что волновое поле в камере при частотах более 3 кГц имеет сложный характер: здесь имеют место не,только цилиндрические радиальные волны, но И распространяющиеся вдоль оси камеры нормальные волны, отражаемые крышками. Эти волны возникают, если расстояние между стенками волновода 2h и длина волны Л связаны соотношением 2h Л/2.

Если расстояние между крышками таково, что на нем укладывается более одной полуволны, то несймметрия поля в приосевой области неизбежна. Поэтому поверку большинства типов ИП, вводимых в камеру через резьбовое отверстие и располагаемых поэтому у ее торцевой стенки, производить нельзя. Кроме того, у устройства узкий амплитудный диапазон.Это объясняется тем, что переменное давление создается в камере значительного объема. Таким образом, недостатком известного устройства является низкая точность и узкий амплитудный диапазон.

Целью изобретения является повышение точности градуировки и расширение амплитудного диапазона создаваемых давлений.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем цилиндрический излучатель, установленный сроено в герметичной цилиндрической камере, на противоположных торцевых крышках которой по оси излучателя размещены отверстия для образцового и поверяемого преобразователей давления, торцевые крышки-камеры устройства выполнены вогнутыми с кривизной, изменяющейся по косинусоидальному закону, при этом геометрические размеры камеры выбираются, исходя из следующего соотношения

i-cos

H-h

arccos 11H h

половина высоты камеры;

где половина расстояния между .торцевыми крышками на оси камеЕ ы ;

P внутренний радиус камеры ;

текущее значение радиr альной координаты 2{) - половина расстояния

между торцевыми крышками при данном- значении (

с - амплитуда .госинусоиды, описывающей кривизну торцевых крышек камеры. При этом поле давления в узкой приосевой части камеры оказывается 5 практически однородным, благодаря

тому, что здесь камера не пропускает нормальные волны, одновременно из-за существенного уменьшения объема камеры при оптимальной форме крышек расширяется амплитудный диапазон. Это позволяет уменьпжть неравномерность поля давления в приосевой части Кс1меры и увеличить коэффициент усиления концентратора давления.

На. чертеже представлено предлагаемое устройство. Устройство сострит иэ цилиндрической камеры 1 с вогнутыми крышками 2 косинусоидальн ой форг«ы, внутри камеры соосно с ней помещен пьеэокерамический излyЧateль 3 с охватывающим его виброизолирующим кольцом 4, поверяемого и образцового ИП 5 и 6 давления, вводимых в отверстия крышек 2 на их оси. Полость 7 камёсш 1, заполненная жидкостью, св язана с источником 8 давления. Источник 9 напряжения переменного тока подгключен к излучателю 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. .

После установки поверяемого 5 и образцового 6 ИП давления в крышках 2 кг1меры 1 в ее полости 7 с помощью источника 8 создают избыточное давление, что позволяет, при создании переменного давления значительной амплитуды избежать кавитации. Затем на излуЧ1атель 3 подают напряжение переменного тока от ис- . точника 9. При этом излучатель 3 будет периодически изменять свои размеры, создавая волновое движение жидкости в полости 7 камеры 1.

Благодаря цилиндрической форме излучателя и, кроме того, благодаря вогнутой форме крышек камеры при движении ворны к реи камеры с1мплитуда колебаний частиц жидкости будет возрастать, так как при этом резко уменьшается площадь поперечного сечения кгшеры.

КОНЦЕНТРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий цилиндрический излучатель , установленный соосно в герметичной цилиндрической камере, на противоположных т орцевых крышках которой по оси излучателя размещены отверстия для установки в камере поверяемого и образцового преобра-т зователей, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения амплитудного диапазона создавает« ых давлений, в нем торцевые крышки выполнены вогнутыми с кривизной, изменяющейся по косинусоидаа ьному закону, при этом геометрические размеры камеры выбираются, исходя из следующего соотношения 2{r):b+cff-cos arccos(i--)l , где Н - половина высоты камеры; Ъ половина расстояния между торцевьали крышками на оси камеры; , внутренний радиус камеры/ текущее значение радиальной ко д дийаты; 2(г),- половина расстояния между . торцевыми крийками при данном значении .р ; амплитуда косинусоиды/ описывакмцей кривизну торцевых крьвиек камеры.