Способ измерения давления ударной волны и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01L23/10 

Изобретение относится к технике измерения параметров ударных волн в жидкостях или газах и может быть использовано в измерительных системах, предназначенных для этой цели, преимущественно в системах, содержащих в качестве первичного измеритель него преобразователя давления - преобразователь ненаправленного действия, например сферический пьезоэлектрический преобразователь. В современной технике эксперимента широкое распространение получил способ измерения параметров ударных волн в жидкости (подводный взрыв) и в газе (воздущный взрыв), заключающийся в том, что первичный измерительный преобразователь давления закрепляют в месте измерения с помощью держателя, передают по проводам электрический сигнал, генерируемый преобразователем давления при нагружении ударной волной, в измерительную цепь, преобразуют сигнал в этой цепи и регистрируют результат измерения 1 и 2. Общий недостаток для указанных способов, как при измерениях в воде, так и в газе, заключается в невысокой точности измерения, обусловленной отрицательным воздействием на первичный измерительный преобразователь подсоединенных к нему масс держателя и основания. Наиболее близким к предлагаемому является способ, уменьщающий указ.анное влияние, заключающийся в том, что первичный измерительный преобразователь размещают в месте измерения на тонких спиральных электродах, выполняющих, таким образом, как роль тоководов, так и роль держателя 3. Этот способ позволяет несколько увеличить точность из.мерений за счет демпфирующего действия держателя в виде спирали из тонких проводов, но не исключает появления паразитного сигнала на выходепервичного измерительного преобразователя из-за существования прямой механической связи с основанием. Известны также устройства для измерения давления ударных волн в жидкости или газе, представляющие собой первичные измерительные преобразователи давления,состоящие из чувствительного элемента с тоководами и корпуса с элементами для жесткого закрепления на держателе или непосредственно на испытуемом объекте 1.

Такие конструкции обладают недостатками, заключающимися в уменьшении рабочей полосы частот первичного измерительного преобразователя и появлении в нем помеховых колебаний из-за влияния держателя или объекта, выполняющего его роль.

Более совершенная конструкция представляет собой сферический пьезоэлектрический первичный измерительный преобразователь с возможностью закрепления в месте измерения посредством держателя в виде комбинированной трубки из резины и пробки. Применение держателя в виде демпфера снижает помеховые колебания первичного измерительного преобразователя, но масса держателя и основание, на котором он закреплен, остается подсоединенной к первичному измерительному преобразователю, и тем самым уменьшает его рабочую полосу частот 3.

Цель изобретения - повышение точности измерений параметров ударной волны.

Указанная цель достигается тем, что перед нагружением ударной волной первичный измерительный преобразователь отделяют от держателя.

Причем в момент отделения преобразователя сообш,ают ему определенную начальную скорость.

Кроме того, с целью повышения точности измерений в жидкости перед измерением первичному измерительному преобразователю сообщают определенный запас плавучести в данной жидкости, например нулевой.

Измерение параметров ударной волны полностью исключает вредное влияние держателя и основания, на котором он закреплен. Первичный измерительный преобразователь, например, в виде пьезоэлектрической полой сферы, в этом случае испытывает упругую деформацию, обусловленную только взаимодействием с ударной волной, без наложения на них колебаний, вызванных другими факторами.

В устройстве для измерения давления ударной волны в жидкости или газе держатель снабжен узлом автоматического отделения от него первичного измерительного преобразователя в виде катушки соленоида, а наполнитель первичного измерительного преобразователя содержит магнитный материал.

Устранение механического контакта между держателем и первичным измерительным преобразователем в момент взаимодействия последнего с ударной волной полностью устраняет вредное влияние держателя и повышает точность измерения давления ударной волны.

На чертеже схематически изображено устройство поясняющее сущность изобретения.

Устройство для измерения давления ударной волны состоит из корпуса 1 с узлом 2 для крепления устройства в месте измерения, сферического пьезоэлектрического первичного измерительного преобразователя 3 с тоководами 4, например, из тонкой стальной проволоки, выведенными из корпуса 1 через отверстие 5. Преобразователь 3 имеет также наполнитель 6, например, из мелкодисперсного корунда с добавлением железных опилок, и расположен в полости 7 корпуса 1, а тоководы 4 с запасом длины - в полости 8. Между стенками корпуса 1 и измерительным преобразователем 3 расположена катушка соленоида 9 с тоководами 10, выведенными из корпуса 1 через отверстие 5.

Устройство работает следующим образом.

В месте измерения устройство закрепляется с помощью узла 2 крепления. Тоководы 4 соединяются с измерительной цепью (не показана), а тоководы 10 - с блоком команд на отделение (не показан,). Через катушку соленоида 9 течет ток, обеспечивающий втягивание в корпус 1 измерительного преобразователя 3. Ударная волна, распространяясь в жидкости или газе, приближается к устройству, например на расстояние 1-5 м. В этот момент блок команд на отделение выключает ток в катушке соленоида 9, что приводит к выбрасыванию из полости 7 измерительного преобразователя 3 вместе с тоководами 4.

Взаимодействие первичного измерительного преобразователя 3 с ударной волной осуществляется таким образом.

При движении первого в жидкости или газе (или его зависании в жидкости по причине нулевой плавучести). Затем преобразователь 3 втягивается в полость 7 путем включения тока в катушке соленоида 9.

Таким образом,, осуществляется взаимодействие измерительного преобразователя 3 с ударной волной и исключается вредное влияние на него держателя и основания, на котором он закреплен.

Кроме того, корпус 1 устройства защищает преобразователь 3 от механических повреждений до подхода ударной волны и после измерения.

Применение способа и устройства для измерения давления ударной волны, позволяющих производить измерения при свободном движении или зависании первичного измерительного преобразователя в жидкости или газе, повышает точность измерения за счет исключения помех, наводимых держателем, и расширения полосы рабочих частот преобразователя за счет уменьшения подсоединенной к нему массы держателя и его основания.

Формула изобретения

1. Способ измерения давления ударной волны в жидкости или газе путем установки