Устройство для динамических испытаний датчиков импульсного давления Советский патент 1990 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для градуировки датчиков импульсного давления.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства.

На чертеже схематически приведено устройство.

Устройство содержит контейнер 1 из теплоизоляционного материала, например стекла. Внутри контейнера установлена камера 2, выполненная из пьезокерамики в виде полого шара. В качестве пьезокерами- ки использован материал с высоким значе- нием пирокоэффициента, например цирконат титанат свинца ЦТС-21,

Внешняя поверхность 3 камеры 2 и внутренняя ее поверхность 4 покрыты слоем серебра, причем внутренняя поверхность 4 заземлена.

Камера 2 заполнена рабочим телом, например водой, маслом и т.п. и в нее вставлен испытуемый датчик 5 импульсного давления, так что его чувствительная головка размещена точно в центре камеры 2

Датчик 5 импульсного давления электрически связан с измерительно-региетраци- онной аппаратурой 6. Внешняя 3 серебряная оболочка сферы 2 электрически связана с пусковым реле-переключателем 7, один из полюсов которого соединен с землей.

Внутри контейнера 1 размещен теплообменник 8, выполненный в виде набора криопапелей и нагревательных элементов, погруженных в масло или воду 9,

Устройство для динамических испытаний датчиков импульсного давления работает следующим образом,

Заполняют контейнер 1 маслом. Заполняют камеру 2 рабочим телом (вода, масло и т.п.) через штуцер (не показан), вставляют в нее испытуемый датчик 5 и герметизируют ее.

Подключают испытуемый датчик 5 к измерительно-регистрационной аппаратуре 6.

Производят холостое срабатывание пускового реле-переключателя 7 путем дистанционного включения, При этом внешняя поверхность 3 камеры 2 через пусковое реле 7 соединяется с земляной шиной, а так как внутренняя поверхность 4 камеры 2 всегда соединена с земляной шиной, то про- - исходит снятие заряда с камеры 2.

Конденсатор, образованный керамической стенкой камеры 2 и двумя его металлы зироваиными поверхностями 3 и 4, разряжается. На его обкладках (стенках камеры 3 и 4) нет электрических зарядов.

Возвращают пусковое реле 7 в исходное положение и тем самым отсоединяют внешнюю поверхность 3 камеры 2 от земляной шины.

Включают теплообменник 8, пропуская

через его змеевик горячую жидкость. Тепло через масло 9 контейнера 1 передается сферической камере 2. При нагревании камеры на каждые 10°С между внешней поверхно0 стьюЗ камеры 2 и земляной шиной (внутренней поверхностью 4 камеры 2) из-за пироэффекта возникает разность потенциалов 1000 В. . За температурой масла 9 в контейнере

5 1 следят по термометру (не показан), а за разностью потенциалов по вольтметру,

После достижения желаемой разности потенциапов дистанционно включают пусковое реле-переключатель 7. Происходит

0 резкое сбрасывание заряда. Из-за обратного пьезоэффекта размер внутренней полости камеры 2 резко изменяется.

В зависимости от поляризации пьезо- материала при изготовлении камеры 2 раз5 мер внутренней полости либо уменьшается либо резко увеличивается.

В первом случае на границе рабочая среда (масло, вода и т.п.) - внутренняя стенка 4 камеры 2 возникает сферическая волн.}

0 сжатия. Она распространяется со всех сторон к центру сферы туда, где расположен испытуемый датчик 5 импульсного давления,

Во втором случае происходит резкое

5 увеличение размера внутренней полости камеры 2, что приводит к возникновению волны разрежения.

По мере приближения к датчику интенсивность волны увеличивается обратно про0 порционально квадрату радиуса. Таким образом, усиленная волна одновременно со всех сторон оказывает действие на датчик 5. Сигнал с испытуемого датчика 5 попадает на измерительно-регистрационную аппа5 ратуру 6 и расшифровывается сразу после пуска. Работа пускового реле 7 и аппаратуры 6 синхронизирована (не показацо).

Пусковое реле 7 приводят в исходное положение. На внешней поверхности 3 ка0 меры 2 нет электрических зарядов.

Отключают горячую жидкость от змеевика теплообменника 8 и подключают холодную.

Тепло через масло 9 контейнера 1 от

5 сферической камеры 2 уходит к змеевикам. Температура камеры 2 понижается и между внешней 3 и внутренней 4 поверхностями возникает новая разность по/енциалов, обратная по полярности.

В дальнейшем все операции повторяют и получают новую осциллограмму отклика датчика 5 на импульсное нагружение.

В качестве охлаждающей и нагревающей жидкости в теплообменнике 8 исполь- зуется холодная и горячая вода. Для быстрого охлаждения масла 9 используется жидкий азот. В отдельных случаях возможна быстрая замена масла 9 на масло с другой температурой, а также использование низковольтного омического подогревателя.

Перед вводом устройства в эксплуатацию снимают его технические характеристики и заносят их в паспорт. Для этого проводят серию испытаний из 14-16 пус- ков, в каждом из которых фиксируют на регистраторе 6 сигнал от эталонного датчика. Получив паспортные характеристики устройства, дальнейшую работу ведут следующим образом.

Вместо эталонного датчика устанавливают испытуемый и проводят пуск устройства. При этом фиксируют на регистраторе 6 сигнал от испытуемого датчика 5.

По форме сигнала от испытуемого дат- чика определяют его динамические характеристики - переходную функцию, затухание, частоту собственных колебаний и т.п.

При необходимости получения амплитудной тарировки вместо испытуемого дат- чика опять помещают эталонный датчик, изменяют режим работы теплообменника 8. Получают зависимость амплитуды действующего импульса от величины электрического потенциала. Затем вместо эталонного датчика устанавливают в камере 2 испытуемый датчик и проводят его амплитудную градуировку.

Использование устройства для динамических испытаний датчиков импульсного давления позволяет повысить безопасность работы устройства и его автономность. Формула изобретения Устройство для динамических испытаний датчиков импульсного давления, содержащее выполненную из пьезокерамиче- ского материала сферическую камеру со сферическими внешним и внутренним электродами, заполненную рабочей жидкостью, в которой установлен узел для крепления датчика по центру камеры, при этом внутренний электрод заземлен, а внешний - подключен к пусковому реле-переключателю, одна из клемм которого заземлена, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, оно снабжено заполненным жидкостью контейнером, снабженным теплообменником с нагревательными и охлаждающими элементами, при этом сферическая камера размещена в контейнере и погружена в жидкость, а в качестве пьезоке- рамического материала использована пье- зокерамика с высоким значением коэффициента пироэлектрического эффекта.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для исследования динамических характеристик и калибровки датчиков импульсного давления, и позволяет расширить эксплуатационные возможности устройства. Для этого в устройстве используется пироэффект для создания высоковольтного напряжения на поверхностях камеры 2, для чего она выполнена из пьезокерамики с высоким значением пирокоэффициента и помещена в контейнер 1 с теплообменником, имеющим криогенные панели и нагревательные элементы. При нагревании /охлаждении/ камеры 2 на ее электродах из-за пироэффекта возникает разность потенциалов. При сбрасывании заряда через реле-переключатель 7 размер внутренней полости камеры резко изменяется и в ней возникает сферическая волна сжатия /разряжения/, оказывающая действие на испытуемый датчик 5, сигнал с которого подается на регистрирующую аппаратуру 6. 1 ил.