Способ измерения импульсного давления Советский патент 1984 года по МПК G01L23/00 

Од

VJ

;о Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для измерений давления Газовых и жидких сред в процессах с известной временной зависимостью измеряемого давления, в первую очередь - импульсных давлений, например давлений за ударными или детонацион ными волнами, а также для тарировочных измерений. Известен способ определения импульсного давления по скорости свободной поверхности среды, воспринимающей давление .с помощью электромаг нитнбго датчика. По этому способу измеряют расстояние между плоскостью диска и катушкой, определяют парамет ры магнитного поля вблизи катушки, с помощью взрывчатого вещества создают импульс давления, производят запись осциллограммы и с помощью ЭВМ определяют давление ГЛ. Датчики давления, реализующие этот способ, требуют предварительной калибровки, что снижает точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является спо соб определения давления по скорости подвижного элемента,, перемещающегося под -действием измеряемого давления. Известуый способ реализован в устройстве для определения работоспособности взрывчатых веществ. В этом устройстве в камерах болванок двух маятников посредством сжи гания взрывчатого вещества создают повышенное давление, под действием которого отклоняют два маятника, в момент максимального отклонения с по мощью гребенки-ловителя удерживают маятники и по углу их отклонения определяют работоспособность взрывчатого вещества я. Однако при проведении измерений не учитывается зависимость угла отклонения маятников от соотношения моментов инерции их отдельных частей а также от трения в системе крепления, что особенно существенно при малых размерах устройств. Учет тормо зящего воздействия грёбенки-ловите ля сравнительно сложен, в особенности при измерении давлений, изменяющихся в широком диапазоне. Кроме того, использование способа ограничйвается техническими сложностями герПметичного подвода в камеру между маятниками. Цель изобретения - повышение точности измерения импульсных давлений в газах и жидкостях, изменяющихся во времени по известному закону, за счет устранения погрешностей, обусловленных тарировкой. Поставленная цель достигается тем, что согласко способу измерения импульсного давления путем определения скорости перемещения подвижного элемента под действием контролируемого давления, в качестве подвижного элемента, используют узел из двух разделяемых частей, помещают подвижный элемент в герметичный канал и после разгона его воздействием-измеряемого импульса давления производят торможение одной из частей с одновременной фиксацией момента разделения и определяют время свободного движения другой части на заданном участке канала, ho которому определяют скорость перемещения подвижного элемента перед разделением частей. Канал перед началом измерения.вакуумируют. Кроме того, канал устанавливают вертикально. Способ основан на непосредственном измерении времени свободного движения одной из частей подвижного элемента на участке канала заданной длины, определении по этому времени начальной скорости движения этой части, совпадающей со скоростью движения подвижного элемента перед разделением частей. Подвижный элемент в способе служит для преобразования измеряемого давления в энергию поступательного движения. Использование в этом качестве узла из двух разделяемых частей упрощает определение скорости подвижного элемента и повышает томность. Перемещение подвижного.элемента под действием контролируемого давления осуществляют внутри герметичного канала, куда его (подвижный элемент) помещают перед проведением измерений. Момент начала движения выбирают таким образом, чтобы оно начиналось не раньше того интервала времени, в течение которого известна временная зависимость измеряемого давления, т.е. изменение во времени его относительной величины, В зависимости от условий измерений начинать перемещение можно различными способами. Например, в заданный момент времени в полостях канала, разделенных подвижным элементом, создают перепад давления, зависящий от измеряемого давления. Если, по условиям работы, подвижный элемент находится под действием измеряемого давления в течение длительного времени, в заданный момент времени убирают препятствие, фиксирующее подвижный элемент.

Перемещение подвижного элемента в канале под действием измеряемого давления происходит в соответствии со вторым законом Ньютона, т.е. его ускорение определяется массой и силой, действующей в направлении канала. Эта сила равна векторной сумме силы давления и силы сопротивления,

Для повышения точности измерений за счет устранения погрешностей, обусловленных тарировкой измерительной системы, необходимо, чтобы все величины, входящие в уравнение движения подвижного элемента, за исключением определяемой силы давления, могли определяться независимым способом с заранее задаваемой точное тью. В способе это требование выполняется. Массу-подвижного элемента можно определить, например, взвеши.ванием, необходимую точность при это можно обеспечить за счет абсолютной массы подвижного элемента.

Сила сопротивления движению подвижного элемента складывается из дву Компонент - силы трения и силы аэродинамического сопротивления. Неучет влияния силы сопротивления на движение подвижного элемента приводит к погрешностям в измерениях порядка отношения силы сопротивления и силы из(« ряемого давления, действующей на подвижный элемент. Аэродинамическое сопротивление можно значительно уменьшить, если канал перед проведением измерений вакууМировать.

Канал, в который помещают подвиж ный элемент, должен отвечать двум требованиям. Во-первых, его объем должен быть много меньше объема, в котором измеряется давление. При несоблюдении этого условия необходимо учитывать уменьшение давления в исследуемом объеме вследствие перетекания части вещества в канал. Вовторых, за счет герметичности или системы вакуумирования в канале должно поддерживаться наперед заданное давление.

Продолжительность разгона подвижного элемента воздействием измеряемого давления не должна превышать времени, в течение которого известна временная зависимость измеряемого давления.

Торможение одной из частей подвижного элемента осуществляют известными способами, например, в конце разгонного участка канала устанавливают препятствие или создают магнитное поле, тормозящее одну из частей подвижного элемента, и т.д.

Разделение подвижного элемента в момент начала торможения одной из его частей осуществляют перемещением второй его части по инерции.

В момент начала торможения одной из частей подвижного элемента включают отсчет времени.

Для точного определения скорости подвижного элемента в момент разделения обеспечивают свободное движение второй его части на заданном участке канала. Для этого изолируют вторую часть подвижного элемента от воздействия измеряемого давления прекращением доступа газа в участок канала , где происходит движение, вторую часть подвижного элемента выполняют с поперечными размерами значительно меньшими соответствующего размера канала, чтобы обеспечить движение ёторой части без касания стенок канала, уменьшают аэродинамическое српротивленке второй части подвижног элемента до величины, при которой погрешность, связанная с неучетом этого сопротивления, меньше допустимой погрешности измерения, для чего используют вторую часть подвижного элемента, обтекаемой формы, вакуумируют канал и т.д.

После прохождения второй частью подвижного элемента заданного участка канала прекращают отсчет времени.

Включение и прекращение отсчета вр1емени производят известными средствами. Например , вырабатывают электрические сигналы при воздействии подвижных элементов на контактные, пьезо- или тензодатчики. Эти сигналы используют для запуска и остановки приборов,, регистрирующих временные

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ путем определения скорости перемещения подвижного элемента под действием контЬолируемого давления, отли.чающийся тем. что, с целью повышения точности, в качестве подвижного элемента используют узел из двух разделяемых частей, помещают подвижный элемент в герметичный канал и после разгона его воздействием измеряемого импульса давления производят торможение одной из частей с одновременной фиксацией момента разделения и определяют время свободного движения другой части на заданном участке канала, по которому определяют скорость перемещения подвижного элемента перед разделением частей. 2.Способ по п. 1, о т л и ч a ющ и и с я тем, что канал перед нача лом измерения вакуумируют. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что канал устанавливают вертикально.