Датчик импульсного давления Советский патент 1985 года по МПК G01L7/08 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам импульсного давления, и может быть использовано для измерения избыточного давления на фронте ударной волны взрыва. Известны датчики для измерения импульсного давления, содержащие .пластично, деформируемую мембрану,, по прогибу которой определяется давление. Переход; заданного предела давления определяют по разрыву мемб раны 1 . Наиболее близким к изобретению является мембранный датчик, предназначенный для измерения избыточного давления в полигонных условиях особенно для выявления общей картины поля давлений. Мембранный датчик состоит из металлического корпуса, как правило, цилиндрической формы. Корпус имеет цилиндрическую полость открытое основание которой заглушается мембраной, крепящейся к корпусу с помощью прижимной шайбы и винтов. Mct-териал, толщина и диаметр мембраны, а также глубина полости определяют точность показаний и диа пазон измеряемых датчиком давлений. Мембрана датчика изготавливается из легких металлов (медь, алюминий) или сплавов на их основе. Величину йоздействовавшего давления определягот с помощью тарировочных графико либо по максимальному прогибу мембраны, либо по ее прорыву 2J. Величина прогиба мембраны опреде ляется, как правило, оптическим или электрическим способом, что усложняет процесс измерения. Определение избыточного давления по прорыву мембраны упрощает процесс измерения но позволяет судить только о некотором пороговом значении давления, при котором мембрана прорывается. Цель изобретения - измерение величины давления с помощью разрывной м-ембраны. Указанная цель достигается тем, что в датчике импульсного давления, содержащем корпус, в котором размещена закрепленная по контуру разрывная мембрана, а под мембраной выполнена полость, мембрана имеет клиновидную форму, полость выполнена в виде прямоугольной выемки, длина которой равна глине клина, ширина равна длине основания клина, а глубина U определяется из следукхцего соотношения где сЛ-- относительное удлинение материала мембраны при динамическом нагружении; «otKc - длина основания клина; РМСККС - максимальное импульсное дав ление, измеряемое датчиком; РО - давление в полости; К - показатель адиабаты воздуха. На фиг.1 представлен предлагаемый датчик,. общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - блок трех датчиков, собранный.из четырех элементов, общий вид; на фиг.4 тарировочный график для определения показаний датчика. Клиновидный мембранный датчик (фиг.1 и 2) состоит из верхней 1 и нижней 2 пластин, в каждой из которых выполнено клиновидное отверстие. Пластины с помощью стягивающих болтов 3 крепятся к основанию 4. Нижняя пластина 2 со стороны основания-плиты 4 имеет полость 5 (фиг.2) для исключения вредного действия противодавления, возникающего при прогибе мембраны. На верхнюю пов1ерхность нижней пластины 2 укладывается мембрана 6. На нижнюю поверхность верхней пластины 1 наклеивается по контуру клиновидного выреза резиновая уплотнительная прокладка 7 то.пщиной 1-2 мм и шириной 5-8 мм. Датчик работает следующим образом. Под действием избыточного давления ударной волны мембрана датчика про- . гибается и сжимает находящийся под ней ВОЗДУХ,причем наибольший прогиб возникает у основа;ния клина . С этого же места начинает прорываться мембрана. , Ввиду переменного значения пло- щади поверхности элементов мембраны сила, действующая на мембрану, изменяется от основания клина к его вершине и, начиная с некоторого элемента, его действие компенсируется внутренними силами сопротивления материала на разрыв. С этой части поверхности мембраны и до вершины клина разрыв прекращается. Мембрана может использоваться в двух вариантах: с полным защемлением ее по всему контакту клиновидной щели или с неэащемленной мембраной только у основания клиновидной щели. В последнем случае после укладки мембраны делается тонкий прорез.мембраны у основания клиновидной щели на всю его длину. Значение измеренного датчиком избыточного давления на фронте ударной волны определяется по длине линии разрыва мембраны с помощью тарировочиого графика. Для изготовленного датчика с геометрическими размерами щeлиd д gl см, см и толщиной мембраны Ь 0,015 мм, изготовленной из сплава АДГ, графики представлены на фиг.4. Кривая 1 соответствует защемленной у основания клина мембране, кривая 2 - незащемленной. Различный ход кривых в области малой длины линии разрыва в зависимости от способа крепления ма браны у основания щели объясняется различной реакцией элементов мембраны.на нагрузку. Для снижения эффекта противодавления датчик следует ориентировать вдоль направлени на взрыв вершиной кливновидной щели к взрыву. При этом разрыв мембраны начинается с точки, соответствующей максимальному значению длины линии разрыва (максимальному зна. Vfi/i чению воздействовавшего давления), что соответствует минимальному начальному прогибу мембраны. Использование изобретения позволяет получать непрерыйные значения давления в измеряемом диапазоне. Необходимая чувствительность датчика и диапазон измерений достигаются Путем выбора соответствующих размеров щели, материала и толщины мембраны. Диапазон измеряемых давлений зависит от длины основания клина и не зависит от длины клина. Чувствительность датчика зависит от длины клина.

ДАТЧИК ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащий корпус, в котором размещена закрепленная по контуру .разрывная мембрана, a под мембраной , выгЮлнена полость, отличающ и и с я тем, что, с целью измерения величины давления, мембрана имеет клиновидную форму, a полость выполнена в виде прямоугольной выемки, длина которой равна длине клина, ширина равна длине основания клина, a глубина Ц определяется из следующего соотношения У L-7,0,4 макс 1MdKC 1 + где fjj - относител| ное удлинение ма: теоиала мембраны при динамическом нагружении; макс- длина основания клина; РМСШС - максимальное импульсное давление, измеряемое датчиком; РО - давление в полости; К - показатель адиабаты воздуха, э :о ел ;о