Датчик давления Советский патент 1992 года по МПК G01L23/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании систем для измерения давления в жидкостях и газах.

Целью изобретения является повьшение точности измерения давления.

На чертеже дана конструктивная схема датчика.

Он содержит корпус 1,закрепленныйв нем оптический двухслойный кристалл с люминесцирующим веществом 2, воспринимающим нагрузку, создаваемую давлением, и прозрачным 3, контактирующим непосредственно с отверстием канала в корпусе 1. В конце конического канала, удаленного от кристалла, установлена фокусирующая линза 4. Угол конусности канала зависит от диаметра и фокусного расстояния линзы и

связан с ними соотношением tg , где

Р и F - диаметр и фокусное расстояние линзы 4; а-угол конусности канала.

Размеры слоев 2 и 3 кристалла и соответственно I и h - толщина слоев взаимосвязаны с наименьшим диаметром d канала и определяется соотношением

h +I/2

1

d -D

Датчик давления работает следующим образом.

Давление действует непосредственно на люминесцирующее вещество 2 и вызывает сдвиг полосы люминесценции в его секторе. Свет от люминесцирующего вещества 2 проходит через слой прозрачного вещества 3, конический канал в корпусе 1 и линзу 4 на регистратор. Наличие конусного канала в корпусе 1 датчика и свободной поверхности кристалла 3, примыкающей к меньшему отверстию канала, приводит к отражению части акустической волны от этой свободной поверхности, что ухудшает частотные характеристики датчика. Величина этого отрицательного эффекта уменьшается с уменьшением отношения d/б , где б - ширина кристалла. В реальных конструкциях это отношение трудно сделать меньше 0,1. Чтобы ослабить влияние отраженной волны на точность измерения, можно отдалить центр кристалла 2 от отверстия канала. Для этой цели чувствительный элемент выполнен двухслойным, как показано на чертеже, имеющим слой с люминесцирующим веществом 2 и прозрачный слой 3. Влияние отраженной волны ослабляется обратно пропорционально квадрату расстояния от отверстия. Для уменьшения влияния отраженной волны в 100 раз достаточно выполнить условие ()2 1ооили 1: /2- 10. Здесь d « 0,3 (5, h 3 б -- 1. Если чувствительный элемент квадратного сечения, то h 2,51. Смещение отверстия для вывода излучения люминесценции от центра кристалла 2 на толщину прозрачного слоя 3 уменьшает апертуру выходного луча в плоскости отверстия, поэтому для сохранения светосилы датчика расстояние отверстия от центра кристалла определяется соотношением Датчик давления позволяет проводить измерения с использованием лазера для возбуждения люминесценции и спектрального оптического прибора для расшифровки изменения частоты люминесценции под влиянием измеряемого давления. Для улуч-. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 шения точности измерения и повышения отношения сигнал-шум излучение лазера, возбуждающего люминесценцию, подается в датчик корпуса 1 через линзу 4 или объектив так, что параллельный луч лазера фокусируется в центре кристалла 2. Из этого же места люминесцентное излучение линзу 4 (объектив) выводится из датчика корпуса 1 в виде луча, близкого к параллельному. В случае, если в качестве кристалла выбран рубин, а корпус выполнен из стали, то предлагаемый датчик позволяет измерить давление в жидких и газообразных средах в диапазоне от 200 до 100000 атм. Фор м у ла изобретения 1.Датчик давления, содержащий корпус, в котором установлен чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндра из люминесцирующего кристалла, частота люминесценции которого зависит от давления, и фокусирующую линзу, установленную в корпусе соосно с чувствительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в нем корпус выполнен из непрозрачного материала с коническим каналом, который сопряжен своим меньшим сечением с чувствительным элементом, а своим большим сечением - с фокусирующей линзой, причем угол конусности о: канала выбран из соотношения .« « - D D и F - диаметр и фокусное расстояние фокусирующей линзы. 2.Датчик давления по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что в него введен цилиндр, выполненный из прозрачного материала с диаметром, равным диаметру чувствительного элемента, устанрвленный между чувствительным элементом и меньшим сечением конического канала, при этом высота h цилиндра выбрана из соотношения где d и I - диаметр и высота чувствительного элемента..

Чэ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения высокого давления в жидкостях и в газах. Целью.изобретения является повышение точности. Это достигается тем, что в датчике давления чувствительный элементвыполнен из двух слоев 2 и 3. слой 2 - оптический кристалл, полоса люминесценции которого зависит от'давления, слой 3 - прозрачное упругое вещество. Луч лазера, вызывающий люминесценцию, фокусируется в центре оптического кристалла 2, свечение люминесценции выводится через прозрачный слой 3, конический канал в корпусе 1 и линзу 4. Акустическая волна, созданная импульсом давления, проходит слой 2 и слой 3 и отражается от свободной поверхности слоя 3, для уменьшения влияния отраженной волны увеличена общая толщина l+h слоев 2 и 3, а для увеличения светового потока люминесцентного излучения в корпусе 1 выполнен конический канал и установлена линза. 1 ил.слс