Способ определения параметров ударного сжатия проводящей пластины Советский патент 1980 года по МПК G01P3/52 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УДАРНОГО

СЖАТИЯ пРоводя{ЦЕй ПЛАСТИНЫ

Изобретение относится к области .измерения параметров движения и может быть использовано для измерения параметров сильных ударных вол в электропроводных средах, в частности в металлах. Известен ряд способов измер ения. параметров ударного сжатия конденсированных сред при взрывных нагружениях. К ним относятся, например, метод измерения скорости свободной поверхности металлов, основанный на изменении ёмкости конденсатора, одной из обкладок которого является движущаяся пластина 1. Недостатком метода является необходимость вакуумирования зазора конденсатора при работе со скоростями, большими 3, км Этот метод обладает также большой чувствительностью к помехам, и необходимо принимать специальные меры для защиты от них измерительной цепи Помехи всегда возникают при взрыве конденсированных взрывчатых веществ Прототипом изобретения является способ определения параметров ударного сжатия проводящей пластины, состоящий в том, что создают постоянно магнитное поле, помещают в него плас тину, формируют ударную волну и измеряют величину ЭДС в|замкнутом контуре, ориентированном перпендикулярно вектору напряжейности магнитного поля 2. Ударная волна в пластине; создается генератором плоской волны и распрсэстраняется перпендикулярно поверхности пластины./Начало движения свободной поверхности вызывает изменение магнитного патока через контур датчика,что приводит к пoяjвлeнию в цепи ЭДС, Сигнал с датчика записывается высокоскоростным осциллографом. Скорость свободной(поверхности находится из измеренной зависимости ЭДС от времени и калибровочной зависимости ЭДС - скорость,полученной численным расчетом, для данной геометрии магнитного поля. Недостатком этого способа является невозможность измерения скорости поверхности пластины, обращенной к генератбру ударной волны. Цель изобретения - устранение указанного недостатка. Для этого постоянное магнитное поле создают однородным, вектор напряженности его ориентируют параллельно поверхности пластины, а ударную волну формируют одновременно по всей ее поверхности. На фиг. 1 представлена общая схема измерения; на фиг. 2 - осциллограмма; на фиг. 3 - Схема измерения скорости свободной поверхности, при КОТО рой воаможна простая калибровка мето да. :.... Согласно данному способу, проводя иую пластину 1, уйапрймер мет аллич ее кую, пЬйёЦёаот в магйитноё п(эдав таким o(5pai3OM, что однородное магнитное поле Н параллельно ее плоскоВт н 11од пластиной размещайт датчик 2, представляющий собой несколько витков медной проволоки. Сигнал с датчйка 2 йЗДёТ непосредстйенно 1а вход высо коскоростного осциллографа. Плоскость 1й кт г1ё пекдикул на плоскости пластины и силовым ЛИ1ГИЯМ магнитного поля Между датчиком 2 и движущейсяпластиной 1 рйсполагают пластину из диэлект 3, служащую для торможения плас тины 1. Плоскую ударную волну (УВ). вйодят в пластину, приЧем исправление ее распространения перпендикуля1Гн1э; плоскости пластины, реливыбрать вели чину поверхности пластины 1 такой/ чтобы ударйЯя вйЛЯЖ в: содила в пласти ну одновременно по всей We П7йгск6с й то в момент tp ее бхода в пластину в цепи датчика 2 возникает электрическнй стгяал, например ,; поЛояа1тёльный, Пластина 1 находится в данном случае в обойме из диэлектрика 4, предохран ющий от влияния .боковых эффектов на гёсммет)ию ударной водны. В момент € выхода УЕ|; на своёодную йовёрхност :пластйны 1, обращенную к датчику, 1Ш1Ш1Гает сигнал с полярностью, jnpoгкв6п6прУк рЖ Щtg, Этот сигнал по амплитуде больше, чем сигнал в момент t, что срответствует разнице скоростей сврВодной поверхности и тыльной поверхности,, об ащённЫ к источнику УЙ fWfn Mo -.. .,-,-..i-.-x,,..,..-j-.-. .-.-.- .---А -- ---- ™Мч«дм«аьйЛЛ«ж л:в.- .. менты времени. После выхода ударной волны из пластины по ней распростра няётся волна разрежения, головная ; 1часть которой йМеет Скорость, равную скоръстйгзвука Вударно-сясатой материале. Когдс г блсува волны разрежения достигает тыльной поверхности (момент tj) в цепи датчика возникает Сигнал того же знаки, что и в момент to и примерно той же амплитуды. В момент торможения t пластины 1 о пластину 3 возникает сигнал, соответствующий «еньшёнию скорости сво. бодаой поверхности. Из и31Мёр1енных време|1Ных интервалов и параметрсэв устройс-гва можно найти: аОб-бг 5 :;С7Г-r-V l : Мч1е№Ш5 9м |;;;;йтс-ти;ны ТМсшШжГ CKopocTf за дн том ударной волны, Ui - скорость свободной поверх ноёти, раЁная по правилу Удвоения 2(3, D - скорость ударной волны в . . образце, S - скорость звука в ударно-сжатом Материале, L - расстояние от пластины до диэлектрика. Для нахождения скорости ударной волны вторичного сжатия, .необходимо под пластиной 1 поместить вплотную к ней гш;астину из диэлектрика с большим волнфйй импедансом, чем у пластины 1. Тогда в пластину 1 от точки. . контакта этиз гшастин; пойдет ударная BOJiHa, а не волна разрежения. Скорость этой ударной волны определяется так же Как и -скорость звука, ёсли известна удаЕ5ная .адиабата вещества пластины 1. Если площадь тыльной поверхности пластинь 1 такова, что область удар11Шд нагЕ уЖёййя оказывается вписаннойв Нее, то сигнал в момент to пренебрежйио мал по сравнению с сигналом в момент t . В этом случае регистрируемая величина ЭДС определяется только историей скорости движения свободной Г1Ове1рхност.ии может: быть прокалибрована по величине этой скорости при данной геометрии опыта. Простая связьвеличины ЭДС и скорости пластинЬ может быть получена в следующем случае. Если использовать однородное магнитное поле и обеспечить в некоторой области постоянную величину магнитного потока, нйН15ймёр7созДаВ замкнутый с четырех сторон прямоугольный объем из хорошо проводящего матерИсша, например меди, одной из стенок которого является пластина 1, то величина сигнала в цепидатчика связана с величиной скорости проСТЬ 1 .образом: S - площад:ь контура датчика 2, V - скорость пластины 1, tlif, - магнитная проницаемость, Н - начальное магнитное поле, L. - расстояние, показанное на фиг. 3 LQ- его начальное значение. Если: Вбйолнено дополнительное Условие Ц LO-Vt « LpTO заВисимость €. от V будет линейной: . XtpSMHO --..-:,что очень удобно для перевода записей ЭДС в значениях скоростей. Сигнал максимален в случ.ае перпендикулярности силовых линий поля и плоскости датчика. Временной характер Сигналов зависит от проводимости плас ияы, ЧТО; может быть использовано для качественной оценки проводимости

наряду с измерением параметров ударного сжатия отмеченных выше.

Способ измерения параметров ударного сжатия эффективен при проведении взрывных эксперимевтов, так как в одном опыте измеряется несколько характеристик ударного сжатия. Совмещение в одном опыте измерений нескольких параметров имеет для взрывных экспериментов принципиальное значение, так как обычно эти эксперименты сопровождаются уничтожением исследуеких материалов и возникают трудности в точном воспроизведении условий опыта.

/ . . ..,.Формула изо етения

Способ определения пад аметров ударного сжатия проводящей пластины,состоящий в том, чтб (1;озд.}т постоянное магнитное поле, помещают- в него ; I i i i

P9CX.

К осциллографу .1

1 Jr iJ

тину, формируют ударную волну и измеряют величину ЭДС в замкнутом контуре ориентированном перпендикулярно вектору напряженности магнитного поля 6 т л и ч а ю щ и и с я тем, чтоj с целью расширения функциональных возможностей, способа за счет измере-. ния скорости поверхности, обращенной к источнику ударной волны,; постоянное магнитное поле создают однородным, вектор напряженности его ориентируют параллельно поверхности пластины, а ударную волну формируют одновременно по всей ее поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i.

Фиь.2