Пьезоэлектрический датчик давления

Пьезоэлектрический датчик давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (1!>737798 (6 l ) Дополнительное к а вт. с вид- ву (51)M. Кл. (22) ЗаЯвлено 15.02.79 (2l ) 2724331/18-10

С! 01 I 9/08 с присоелиненнем заявки,%—

6Ъсударстееиный комитет (2, ? ) Приоритет

Опубликовано 30.05.80. Бюллетень №20 по делам изобретений и открытий (53) УДК 531. .7 87 (088. 8) Дата опубликования описания 30.05.80

П. И. Коваленко, А. У. Соломяный, А. B. Шкалова и В. E. Панченко (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель

Харьковский авиационный институт (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области кон-, трольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения импуль-, сных давлений большой длительности и амплитуды, например, в пресс-пушках при ударе снаряда о жидкость, в камерах с

5 малым объемом при электрогидравлической обработке, при взрывном прессовании порошков, где длительности импульсов достигают 10 - 10 с, ! 1о

Измерение импульсов таких дпитель костей представляет значительные трудности, Известны пьезоэлектрические датчики давления, содержащие размещенный в корпусе пьезоэлектрический элемент н акустический волновод, снабженный за одно целое с ним расширителем с рассеивающей поверхностью (1). Такие датчики сложны s изготовлении, громоздки и дорогостоящи.

Известны также пьезоэлектрические датчики, содержащие чувствительный пьезоэлектрический элемент, соединенный с одним из концов акустического волновода. Акустический волновод имеет постоянные сечение и акустическое сопротивление по длине и выполнен с участком в виде пучка проволок (21.

Такие датчики пригодны для измерения импульсов большой длительности и малой амплитуды, а такж -одиночных или серии коротких импульсов большой амплитуды типа ударных волн.

При измерении же импульсов большой длительности и амплитуды происходит потеря устойчивости проволочной связки, что приводит к появлению отраженных продольных и изгибных волн, создающих помехи.

Известен также пьезоэлектрический датчик давления, содержащий размещенный в корпусе пьезоэлемент, соединенный с одним из концов акустического волно-. вода с постояпными сечением и акустическим сопротивлением по длине f3). Этот датчик по технической сущности является наиболее близким к предлагаемому.

3 737798 4

Длина волновода в таких датчиках На чертеже схематически изображено выбирается равной, как минимум, полови- предлагаемое устройство. Пьезоэлектрине длины измеряемого импульса давления ческий датчик импульсного давления сов материале волновода. Поэтому при ис- стоит из пьезоэлемента 1, укрепленного следовании импульсов давления большой на одном конце металлического стержня дпительности необходимы датчики с длин- 2, и набора цилиндров 3. Внутренний ными волноводами и большими габаритами, цилиндр охватывает металлический стерНапример, для измерения импульсов дли- жень 2 с радиальным зазором и прива-Ь -а

1 тельностью 10 -10 с необходимы рен или другим способом жестко прикрепволноводы длиной 2,5-25 м, что в боль- 0 лен к его концу. На внутренний цилиндр шинстве случаев исключает воэможность, одет с зазором другой цилиндр, жестко их применения на практике ввиду громозд- скрепленный с его свободным торцом кости ит. д.

Наряду с этим действие импульса на Устройство работает следующим об волновод проявляется в.потере устойчи- 15 разом. При воздействии импульсного даввости последнего при достижении давления ления на пьезоэлемент 1 возникает упв импульсе критической величины,,опреде- ругая волна сжатия в стержневой части ляемой зависимостью волновода 2 дойдя до конца которой, она переходит во внутренний цилиндр

Я Е3 без отражения в виде волны разрежения„

Ъ кр. а затем — последовательно в каждый цилиндр, изменяя при каждом переходе где F — модуль Юнга; фазу.

- осевой момент. инерции волно- При отражении от свободного торца вода; 25 наружного цилин,пра волна противополож— длина волновода. ной фазы проделывает обратный путь, воэКритическое давление обратно пропор- вращаясь к чувствительному элементу 1, ционально длине волновода. но т. к. время пробега прямой и обрач

Таким образом длина волновода огра- ной волны, определяемое акустической ничивается амплитудой давления в импуль- 30 длиной волновода, больше времени дейсе, что противоречит требованию по дли- ствия измеряемого импульса, наложения тельности. отраженного импульса на исследуемый

Целью изобретения является повышение не происходит, и, таким образом, не; . точности измерения импульсных давлений создается помеха записи сигнала. большой длительности и амплитуды и умень- з5 Изменение фазы измеРЯемого импУльса шение габаритов датчика, Эта цель достигает- давления при прохождении торцов приво»" сятем,чтовизвестномдатчикеволноводвы- дит к тому, что весь волновод разделяетполнен с участком в виде набора пустоте- ся на участки, испытывающие сжатие:. лых цилиндров, размещенных коаксиально с или растяжение. Если число цилиндров H радиальнымиэаэорами и скрепленных между 4р то количество таких участков будет собой последовательно по торцам, при- И + 1. чем внутренний цилиндр охватывает стерж Следовательно, эффективная длина волневую часть волновода и скреплен со свс : новода, в которой может произойти пободным его концом. теря устойчивости, приводящая к появле4 нию изгибных волн, уменьшается в И+ 1

Допустимая длина волновода выбирает- <раэ по сравнению с акустической алися из условия сохранения его устойчнвос- .ной волновода, что позволяет значити при действии измеряемого имйульса тельно увеличить амплитуду измерядавления, а количество цилиндров в за- емого давления при той же длительвисимости от длительности исследуемого р ности, а длительность измеряемого процесса принимается из условия предот импульса, определяемая акустической вращения наложения помех от упругих длиной волновода, зависит от количества волк, отраженных от конца волновода, на цилиндров и может быть увеличена в основной регистрируемый импульс. Пло- И + 1 раз при той же амплитуд. щадь сечения каждого цилиндра равна се- 5 Таким образом, использование предпачению стержневой части волновода. При- гаемого пьезоэлектрического датчика менение соосных цилиндров позволяет давления позволяет повысить точность значительно сократить размеры волково- измерения импульсов большой длительдд. ности и амплитуды.

5 737798 6 формула изобретения ально с радиальными зазорами и скреп ленных между собой последовательно rio

Пьезоэлектрический датчик давления, торцам, причем внутренний цилиндр оходержщций чувствительный пьезоэлек- ватывает стержневую часть волновода рический элемент, соединенный с одним > и скреплен со свободным его концом. с т из концов акустического волновода с постоянными сечением и акустическим сопротивлением по длине, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения импульсных давлений большой дпительности и амплитуды и - уменьшения габаритов, в нем волновод выполнен с участком в виде набора пустотелых цилиндров, размещенных коаксиИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ig № 263950, кл. Q 01 L 23/10, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 537273, кл. t 01 Ь 9/08, 1975.

3. Патент США № 3336807, кл. 73-398, 1967 (прототип).

Составитель О. Полев

Редактор Е. Абрамова . Техред А. Кепанская Корректор Т. Скворцова

Заказ 2652/23 . Тираж 1019 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4