Пьезоэлектрический датчик давления Советский патент 1987 года по МПК G01L9/08 G01L23/10 

Изобретение относится к измеритрлытй технике, в частности к технике плазменного эксперимента, и предназначено для измерения импульсного давления в плотной плэз- ме.

Целью изобретения является повышение точности и уменьн1ение габаритов.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Датчик содержит последовательно соединенные и акустически согласованные воспринимающий акустический стержень I из диэлектрика, пьезоэлемент 2 и волновод, выполненный в виде металлической трубки 3. Волновод заключен в установленный коак- 15 сиально ему цилиндрический полый герметичный экран 4. Внутренние полости экрана и трубки заполнены твердой звукопоглощающей непроводящей средой 5. Датчик установлен на диэлектрическом нако1геч- нике 6, который ввинчивается в полость с исследуемой средой. Для передачи выходного сигнала п ьезоэлемента на регистрирующую аппаратуру используется электрический разъем 7.

акустического стержр я I выбирается из соображений максимального повышения его собственной частоты. Кроме этого, он должен осун1ествлять тепловую защиту пьезо- tO элемента.

Коаксиальный экран 4 выполняется металлическим с нслью предохранения пьезо- элемепта и волновода от во.здействия заряда плазмы и электромагнитного поля.

Датчик работает следующим образом.

После импульсного силового воздействия , со стороны плазмы, обусловленЕюго, напрн. мер, газокинематическим и магнитным давлением в ней, на торце воспринимающего акустического стержня I формируется плос- 20 кая упругая волна сжатия.

После прохождения плоской упругой волны через пьезоэлсмент 2 на его обкладках возникает заряд соответствующей полярности, которьгй снимается через металп.-4i- лическую трубку 3, электрический разъем

Внешний диаметр трубки не должен пре- 25 .-,:f з У (к

вышать диаметра п ьезоэлемента, ее внутренний диаметр d может быть выбран из уо. ювия

d,22A, а длина трубки - из соотнощения

подается на регистрирующую аппаратуру.

Далее упругая волна пробегает по волноводу, вынолняюн1ему функции демпфера. 30. и затухает, не возвран1аясь на пъезоэле- мент. Энергия поверхностных волн и плос- Kovi волны в канале трубки необратимо переходит в другие виды энергии, в частности, за счет внутреннего трения и теплопроводс С.-коэффициент поглощения звука , ости путем поглощения поверхностных в звукопоглощающей среде, Нп/см; «о- плоской упругой волны в объеме звукопоглотителя, заполняющего внутренний объем трубки.

Использование изобретения позволяет с больщой точностью измерять импульсное 40 давление в плазме с высоким временным разрешением.

AA t -C/-,

tfO/о

где Л -длина волны регистрируемого акустического сигнала, см; оэффициент поглощения звукопоглощающей среде С -скорость звука в металлической трубке, м/с;

С максимальная длительность исследуемого процесса, с.

Параметры Л и С предварительно замеряются для данного объекта измерения.

Материалы составляющих акустического тракта датчика подбираются эксперимен- та/ibHo для обеспечения его акустического согласования.

В частности, воспринимающий акустический стержень I может быть выполнен из ультрафарфора марки УФ-46 или кварцевого стекла, пьезоэлемент 2 - из пъезоке- рамики марок ЦТС-23, ТБ-1 (титанат бария) или ТБК-3 {титанат бария кальция), а металлическая трубка 3 - из титана, инвара или стали. В качестве твердой звукопоглощающей непроводящей среды 5 может быть использован гетерогенный со45

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик давления, содержащий последовательно соединенные и акустически согласованные воспринимающий акустический стержень, пьезоэлемент и волновод, а также цилиндрический полый герметичный экран, закрепленный коакси- CQ ально волноводу и заполненный твердой звукопоглощающей непроводящей средой, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и уменьшения габаритов, в нем волновод выполнен в виде металлической

трубки, занолненной твердой звукопогло- став, состоящий из связующей смолы «Де- 55 тающей средой, при этом внещний диаметр калит или смолы марки Т-111, смолы по- , трубки не превыщает диаметра пЪезоэле.

мента, а длина трубки Е удовлетворяет следующему соотношению;

лиамида марки Л-20 и наполнителя TiO, при соотно1иении весовых частей от 1;0,2;2

до 1:0,2:8. FloMHMo этого, в качестве звуко- поглотителя можно использовать переклаз или парателлурит.

Материал и длина воспринимающего

акустического стержр я I выбирается из соображений максимального повышения его собственной частоты. Кроме этого, он должен осун1ествлять тепловую защиту пьезо- элемента.

Коаксиальный экран 4 выполняется металлическим с нслью предохранения пьезо- элемепта и волновода от во.здействия заряда плазмы и электромагнитного поля.

Датчик работает следующим образом.

После импульсного силового воздействия со стороны плазмы, обусловленЕюго, напрн. мер, газокинематическим и магнитным давлением в ней, на торце воспринимающего акустического стержня I формируется плос- кая упругая волна сжатия.

После прохождения плоской упругой волны через пьезоэлсмент 2 на его обкладках возникает заряд соответствующей полярности, которьгй снимается через метал:f з У (к

подается на регистрирующую аппаратуру.

45

Формула изобретения

Пьезоэлектрический датчик давления, содержащий последовательно соединенные и акустически согласованные воспринимающий акустический стержень, пьезоэлемент и волновод, а также цилиндрический полый герметичный экран, закрепленный коакси- CQ ально волноводу и заполненный твердой звукопоглощающей непроводящей средой, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и уменьшения габаритов, в нем волновод выполнен в виде металлической

2 fv C- t - скорость звука в металлической

--5 -.д: ;

Трубке, м/с;

где tfC - коэффициент поглощения звука6 - максимальная длительность исслс;в звукопоглошающей среде, Нп/см;дуемого процесса, с.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и уменьшить габариты устройства. Волновод 3 датчика выполнен в виде металлической трубки, заполненной твердой звукопоглощающей средой 5. Внещний диаметр трубки не превышает диаметра пьезоэле- мента 2. Импульсное силовое воздействие со стороны плазмы формирует на торце воспринимающего акустического стержня 1 плоскую упругую волну сжатия. Возникающие на обкладках пьезоэлемента 2 электрические заряды поступают через волновод 3 и электрический разъем 7 на регист- рирующу1. аппаратуру. Волновод 3 выполняет также функцию демпфера, поглощая поверхностную и плоскую упругую волны благодаря заполняющей его среде. Волновод размещен в цилиндрическом герметичном полом экране 4, заполненном той же средой 5. 1 ил. САЗ ГчЭ СО 00 00