ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРНОЙ ВОЛНЫ Советский патент 1997 года по МПК G01P3/52 

Изобретение относится к области электрических измерений параметров движения и может быть использовано для непрерывного измерения мгновенной скорости движения ударно сжатого вещества и для измерения средней скорости распространения ударной волны (УВ).

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости движения ударно-сжатого вещества за счет исключения искажений полезного сигнала.

На фиг. 1 представлен датчик для измерения параметров ударной волны; на фиг. 2 то же, для измерения параметров ударной волны в электропроводном образце; на фиг. 3 то же, для измерения параметров ударной волны в электрическом образце, электропроводном за фронтом УВ.

Датчик для измерения параметров УВ содержит плоскопараллельную электропроводную пластину 1, на поверхности которой размещен исследуемый образец 2. В исследуемом образце 2 размещены два коаксиальных электрода 3, включенные в цепь источника электрической энергии. Между электродами 3 размещены два измерительных зонда 4, включенные в измерительную цепь. Коаксиальные электроды 3 и измерительные зонды 4 установлены перпендикулярно пластине 1 и соединены с ней.

При измерении параметров ударной волны в электропроводном образце (фиг. 2) образец изолирован от пластины 1, электродов 3 и зондов 4 диэлектрическими прокладками 5.

Для случая диэлектрического образца, электропроводного за фронтом ударной волны (фиг. 3), по крайней мере один из зондов 4 выполняется криволинейным в виде цилиндрической спирали с равномерным шагом или в виде участков, перпендикулярных пластине 1, соединенных участками, параллельными пластине 1.

Датчик работает следующим образом.

К моменту прихода УВ к датчику по электродам 3 и в пластине 1 протекает постоянный ток 1, а в образце 2 устанавливается постоянное магнитное поле .

Время установления магнитного поля в электропроводном образце зависит от его размеров и проводимости.

После выхода УВ на границу пластина образец:
а) если образец 2 неэлектропроводный и остается неэлектропроводным за ФУВ или если образец 2 электроизолирован от пластины 1, электродов 3 и зондов 4 регулируется ЭДС E(t), по которой определяется скорость движения ударно сжатой пластины 1U, и средняя скорость УВ в образце 2D;
б) если неэлектропроводный образец 2 становится электропроводным за ФУВ между зондами 4, которые становятся относительно высокоомными за ФУВ, регистрируются ЭДС E(t), по которой определяются скорость движения вещества непосредственно за ФУВ U и средняя скорость УВ в образце 2 D. В обоих случаях U(t) определяется по E(t), I, r₁, r₂ с помощью соотношения

где r₁ и r₂-радиусы расположения зондов, а D по промежутку времени между возникновением E(t) в момент прихода УВ к образцу t₁ и скачкообразным падением E(t) в момент выхода УВ из образца t₂D=l/(t₂-t₁), где l толщина образца 2.

Между зондами 4 и 5 регистрируется ЭДС E(t), по которой определяются одновременно скорость движения вещества за ФУВ U и неоднократно средняя скорость УВ D по мере ее движения в образце 3. Скорость U(t) определяется по E(t), I, r_1k, r₂, где r_1k, K=1, 2.n радиусы криволинейного зонда 5. Скорость D_k=l_k/(t_2k-t_1k), где l_k длина K 20 перпендикулярного пластине 1 участка зонда 5, t_1k, t_2k моменты скачкообразного изменения E(t), соответствующие приходам УВ к участкам K и K+1.

Выполнение пластины из электропроводного материала уменьшает до пренебрежимо малых значений ЭДС ε(t), обусловленную изменением магнитного потока в неподвижном измерительном контуре и ЭДС l(t), обусловленную протеканием радиального тока в пластине и образце Регистрируется ЭДС, обусловленная пересечением магнитных силовых линий постоянного поля
,
движущимся электропроводным веществом, скорость которого соответственно измеряется с точностью
.

Электроизоляция образца (электропроводного и неэлектропроводного) от пластины, электродов и зондов не допускает перетекание тока от пластины к образцу и соответственно изменение магнитной индукции у поверхности пластины
,
а также исключает шунтирование образцов регистрируемой ЭДС, по которой и определяется скорость движения ударно сжатой электропроводной пластины.

В широко распространенном случае неэлектропроводного образца, становящегося электропроводным за ФУВ, выполнение по крайней мере одного из зондов криволинейным, содержащим участки, перпендикулярные пластине, соединенные участками, параллельными пластине, моделируют регистрируемую ЭДС по амплитуде в зависимости от положения УВ. В результате по ЭДС можно определить как скорость движения вещества непосредственно за ФУВ, так и скорость распространения УВ в различных частях образца.

Изобретение относится к области электрических измерений параметров движения и может быть использовано для непрерывного измерения мгновенной скорости движения ударно сжатого вещества и для измерения средней скорости распространения ударной волны. Целью изобретения является повышение точности измерения скорости движения ударно сжатого вещества за счет исключения искажений полезного сигнала. К моменту прихода волны к датчику по электродам 3 и в пластине 1 протекает постоянный ток, и в образце 2 устанавливается постоянное магнитное поле. После подхода фронта ударной волны на границу пластина-образец между зондами 4 регистрируется ЭДС, по которой определяют скорость движения ударно сжатой пластины 1 и среднюю скорость ударных волн в образце. 3 ил.

Датчик для измерения параметров ударной волны, содержащий плоскопараллельную пластину, два коаксиальных электрода, размещенных перпендикулярно пластине и соединенных с ней, не менее двух зондов, включенных в измерительную цепь, размещенных между электродами и соединенных с пластиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения скорости ударно-сжатого вещества, пластина выполнена из электропроводного материала, а ее толщина выбрана из условия
0≅ρ/d<μ_oδ,
где ρ удельное сопротивление материала пластины;
d толщина пластины;
μ_o= 4π10^-7Гн/м магнитная постоянная;
δ допускаемая абсолютная погрешность измерения.