Устройство для определения параметров ударной волны Советский патент 1978 года по МПК G01L23/08 

Изобретение относится к экспериментальной технике, применяемой при исследовании ударных волн. Для измерения п&раметров ударных волн применяют устройства, чувствительные элементы которых выполнены из тензодатчиков или Пьезокерамичес ких элементов. Известно устройство, выполненное в виде цилиндра, разделенного на две камеры одна из которых герметична, а другая снабжена мембраной с наклеенными тензодатчиками сопротивления и служит для восприятия ударной волны ij . Недостатком данного устройства является инерционность тенэодатчиков. Тем же недостатком обладают и другие приборы, использующие тензодатчики в качестве чувствительных элементов. Известно также устройство для определения параметров ударной волны в качестве чувствительного элеме та, содержащее пьезоэлектрический элемент с нанесенными на его рабочи поверхности электродами. Датчик сна жен теплозащитой, состоящей из двух пьезоэлектрических элементов с поло жительной и отрицательной поляризацией 2 и 3J . Известен также датчик давления, снабженный упругой мембраной, воспринимающей давление, которое вызывает действие соответствующей силы на полупроводниковый пьезоэлемент. Линейная зависимость проводимости пьезоэлемента от действующей си.тш1 в расширенном диапазоне сжимающих сил обеспечивает-, ся поддержанием его в предварительно напряженном состоянии 4j . Пьезоэлёменты указанных приборов не обладают недостатками тензодатчиков - т.е. запаздыванием во времени между моментом приложения силы и регистрацией ее импульсов, однако согласование ударных импед ансов материала датчика и окружающей среды вызывает затруднения. Кроме того, трудно защитить пьезоэлемент от разрушения ввиду его хрупкости. Даже незначительное искривление фронта ударной волны вызывает разрушение пьезозлемента. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик импульсного давления ударной волны, выполненный в виде стержня, служащего электродом, на торце которого нанесена пленка поляризованного диэлек рика .5. Недостатком этого устройства является то, что им можно измерять параметры ударной волны только в электропроводной среде, которая здесь служит в качестве второго электрода, и,кром того, несогласованность ударных импедансов электрода и среды. Целью изобретения является обеспечение возможности измерения параметров ударной волны в различных средах, кэк электропроводных, так и неэлектропроводных, с различной плотностью, например порошковых или жид. костных. Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит плоский электрод, расположенный между двух слоев диэлектрика, охваченных с внешней стороны другим плоским элект родом, причем один слой диэлектрика предварительно поляризован. На чертежа изображено описываемое устройство в разрезе. Устройство содержит внутренний электрод 1, диэлектрические пленки .2 и 3, наружный электрод 4 и изоляцию 5. Электроды выполнены из металличес кой фольги, например медной. Диэлект рическая пленка, расположенная первой по ходу волны, выполнена иэ полярного диэлектрика, например, триацетата и предварительно поляризована напряжением 500-1000 В от источ ника постоянного тока через высокоом ный резистор ( на чертеже не показан Другая диэлектрическая пленка выполнена из неполярного диэлектрика, например полиэтилена. Диэлектрические пленки служат в качестве чувствительного элемента. Толщина диэлектрических пленок должна быть такой,чтобы датчик оказывал ся устойчивым против электрического пробоя (в данном случае равна 0,1 0,15 мм). Наружный электрод наклеен на-диэлектрические пленки в виде вне ней оболочки, что обеспечивает изоля .цию внутреннего электрода и чувствительных элементов от окружающей средь1. Кроме этого, форма выполнения второго электрода позволяет сохранит электрические и калибровочные характеристики датчика в любой окружающей среДе. Внутренний электрод по боковому контуру изолируется от внешнего электрода. Выполнение одного из диэлектрических слоев из полярного диэлектрика вызвано тем, что преобразо вание сигнала осуществляется в одном слое, первом по ходу ударной волны. Выполнение второго слоя из неполярного диэлектрика вызвано тем, что основное назначение его - изоляция внутреннего электрода от внешнего. Влияние второго слоя на преобразование фронта ударной волны незначиТельно. Работает прибор следующим образом. Все устройство помещают в исследуемую среду, например порошок, параллельно фронту ударной волны. В момент прохождения фронта ударной волны по исследуемому материалу она действует на внешний электрод и первый диэлектрический слой, где происходит преобразование механического усилия в электрический сигнал, пропорциональный приложенному давлению. Благодаря предварительной поляризации чувствительных элементов выходной сигнал является суммой электрических напряжений, возникающих при ударном сжатии диэлектрика. В результате многократной циркуляции фронта ударной волны, отражающейся от его верхней и нижней поверхности раздела датчика и исследуемой средой, в датчике устанавливается давление, равное давлению в данной области среды. Сигнал, усиленный полярной диэлектрической пленкой, поступает на внутренний электрод и через высокочастотный экранированный провод - на вход катодного повторителя, а затем по высокочастотному кабелю - на вход импульсного осциллографа, с экрана которого осуществляется регистрация. (Высокочастотный экранированный провод, катодный повторитель и импульсный осциллограф на чертеже не показаны ввиду того, что не являются элементами датчика). Формула изобретния Устройство для определения параметров ударной волны, содержащее электроды и диэлектрик, отличающееся тем,что,с целью обеспечения возможности измерения в разных средах,один плоский электрод расположен между двух слоев диэлектрика, охваченных с внешней стороны другим плоским электродом,причем один слой диэлектрика предварительно поляризован. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 361405, кл. Oi 01 L 23/18, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 496478, кл.а 01 L 23/10, 1974. 3.Авторское-свидетельство СССР № 538261, кл.(5 01 L 23/10, 1975. 4.Патент США № 363481, КЛ.73-141А,. 1964. 5.Журнал Проблемы прочности , 1973, 5, с. 94-95.

/мт // ///////л /////7//

W////////////////7////

к t/3Mept/mej Mffu схеме

/

I