Устройство для динамической тарировки датчиков импульсного давления

 

Применение: изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для тарировки датчиков импульсного давления. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит эллип 2 соидальную камеру, заполненную рабочим телом. В первом фокусе камеры помещен источник акустического тарированного сигнала , во втором - приемник импульсного давления, на котором вдоль большой оси камеры закреплен вершиной полый круговой конус, открытый со стороны большого основания. Полость корпуса заполнена заглушающей акустические волны структурой. Благодаря этому прямая волна-предвестник не попадает в приемник давления, а увеличивается конусом и поглощается структурой . В результате время формирования фронта сферической волны импульса давления определяется только временем прихода волн, отраженных от стенки эллипсоидальной камеры. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 (27/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССP (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847669/10 (22) 11.05.90 (46) 30.04.93.Бюл. N. 16, (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) К.П;Бойцов, В.Л.Гулюшин и Д.Д.Добровольский (56) Авторское свидетельство СССР

t4 781643. кл. G 01 1 27/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ

ТАРИРОВКИ ДАТЧИКОВ ИМПУЛЬСНОГО

ДАВЛЕНИЯ (57) Применение: изобретение относится к приборостроению и может быть использо. вано для тарировки датчиков импульсного давления. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит эллипИзобретение относится к приборостроению, в частности.к оборудованию для тарировки датчиков в условиях быстропротекающих динамических процессов.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и повышение точности измерений путем уменьшения времени формирования фронта волны импульсного давления в месте расположения приемника давления эа счет уменьшения влияния волны-предвестника, создаваемого источником тарировочного сигнала.

На фиг.1 показана конструктивная схема устройства; на фиг.2 — принципы согласования размеров и расположения. полого конуса в эллипсоидальной камере с ее параметрами, а также формой и размерами пространственных областей, занимаемых источником тарировочного сигнала и приемником давления.

„„Я2„„18 I2467 А1 соидальную камеру, заполненную рабочим телом. В первом фокусе камеры помещен источник акустического тарированного сиг. нала, во втором — приемник импульсного давления, на котором вдоль большой оси камеры закреплен вершиной полый круговой конус, открытый со стороны большого основания. Полость корпуса заполнена заглушающей акустические волны структурой.

Благодаря этому прямая волна-предвестник не попадает в приемник давления, а увеличивается конусом и поглощается структурой. В результате время формирования фронта сферической волны импульса давления определяется только временем прихода волн, отраженных от стенки эллипсоидальной камеры. 2 ил, Устройство содержит камеру 1 в виде кругового эллипса длиной f, заполненную рабочим телом 2, например, водой. Для заполнения камеры 1 и освобождения ее от рабочего тела она имеет штуцер 3. В первом фокусе камеры 1 размещен источник 4 тарировочного сигнала, включающий в себя

1 электроды 5, подключенные к цепи разряда

6.

Во втором фокусе камеры 1 расположен приемник 7 давления в виде сферы, полость которой соединена с выходной трубкой 8, проходящей через отверстие в стенке камеры 1 и соединенной с блоком датчиков 9, Трубка 8 смонтирована вдоль большой оси эллипсоидальной камеры 1, и к ней симметрично подключены эталонные 10 и тарируемые 11 датчики давления, электрические выходы которых в свою очередь подключены к регистратору 12, Регистратор 12 представляет собой устройство записи сигналов

1812467 датчиков, например, многоканальный осциллограф с памятью.

Устройство содержит также открытый со стороны основания полый круговой конус

13 с острым углом конусности, размещенный между источником 4 сигнала и приемником 7 давления и скрепленный с приемником 7 давления вершиной, Ось конуса 13 совмещена с большой осью камеры

1. Угол конусности конуса 13 (угол M0N на фиг.2) равен углу воображаемого конуса, образованного прямыми, в частности прямыми ОА и ОВ, исходящими из второго фокуса

"0" эллипсоидальной камеры 1 и касательными к сферической области пространства (окружность с центром в толке "0" на фиг,2); в которую вписывается источник 4 тарировочного сигнала. Диаметр основания полого .конуса 13 равен диаметру MN.îêðóæíîñòè, образованной пересечением указанного выше воображаемого конуса с другим воображаемым конусом, образованным прямыми, в частности, прямыми О C и О Д, исходящими из первого фокуса О эллипсоидальной камеры, и касательными к сферическому корпусу приемника давления.

Полость кругового конуса 13 акустически заглушена с помощью поглощающей акустические волны структуры 14.

При указанном принципе выбора угла конусности полого конуса волна, отраженная от любого участка стенки эллипсоидальной камеры, никогда не пересечется с поверхностью конуса, а принцип выбора диаметра конической полости, во-первых, ис ключает попадание прямых волн на приемник 7 давления (при наблюдении из первого фокуса, точки О (фиг,2), угловой размер апертуры конической полости равен угловому размеру приемника 7 давления), а во-вторых, не перекрывается путь и для волн, которые путем отражения от стенки зллипсоидальной камеры должны попасть к приемнику 7 давления. Кроме того, при указанных параметрах полого конуса эти свойства конуса обеспечиваются при максимальной его длине, а это значит, что его затухающие свойства при заполнении

его затухающей структурой 14 также максимальны, Таким образом, указанные параметры конуса являются оптимальными, Заглушающая структура 14 выбирается в зависимости от используемого источника 4 тарированно го сигнала, точнее, в зависимости от его энергетического спектра, В частности, если в качестве источника тарированного сигнала в воде применяется взрывной заряд в виде шарика из тринитротолуола (тротила), то его энергетический спектр сосредоточен, в основном, в полосе до 1000 Гц (cM.íàïðèìåð, график на рис.4.16, с,114 книги Роберта Дж. Урика

"Основы гидроакустики" "Судостроение", Л,1978), В таком случае эффективной заглушающей структурой 14 является ряд параллельных металлических сеток с мелкой ячейкой, расположенных в полости конуса

13 перпендикулярно его оси. В указанном диапазоне частот только одна такая сетка, 10 находящаяся в воде, снижает уровень коэффициента обнаружения (по сравнению со стальной стенкой) на 20 дБ (см, А,Н,Бархатов. Моделирование распространения звука в океане. Гидрометеоиздат, 1982, с.21-22).

Устройство для динамической тарировки датчиков импульсного давления работает следующим образом, Перед проведением тарировки через штуцер 3 заправляют камеру 1 рабочим те20 лом 2, в частности водой. Затем с помощью цепи разряда 6 и электродов 5 в первом фокусе эллипсоидальной камеры 1 создают мощный импульс электрического разряда, который вызывает подводный взрыв. Ударная волна со сферическим фронтом, созданная источником 4, начнет распространяться во всех направлениях, в том числе и в направлении большой оси эллипсоидальной камеры 1. На этом пути прямая волна-пред30 вестник будет перехвачена конической полостью конуса 13 и поглощена заглушающей структурой 14, находящейся в этой полости, Энергия прямой волны-предвестника в конечном итоге будет внутри ко35 нической полости рассеяна и превращена в тепло, B других направлениях, отличных от прямого, совпадающего с большой осью камеры, сферическая волна будет распростра40 няться беспрепятственно и, отразившись от различных участков эллипсоидальной камеры, она, преобразившись в сходящуюся сферическую волну, устремится ко второму фокусу, в котором расположен приемник 7

45 давления. От приемника 7 давления импульс давления распространяется далее по входной трубке 8 в блок 9 датчиков, где он симметрично распределяется на эталонные

10 и тарировочные 11 датчики импульсного

50 давления, сигналы с которых поступают на регистратор 12. В силу свойств эллипсоидальной камеры (сумма расстояния от фокусов до любой точки эллипсоидальной камеры одинакова) и потому, что прямая волна, устремившаяся от источника 4 к приемнику 7 давления, устранена, фронт импульса давления у приемника 7 будет сформирован в черезвычайно короткое время, Время формирования фронта импульса давления в месте расположения приемника

1812467

7 давления определяется только асимметрией источника 4 тарировочного сигнала, нестрогим расположением его центра в точке фокуса, а также технологической неточностью обеспечения эллипсоидальной геометрии камеры.

Устранение влияния прямой волныпредвестника существенно сокращает время формирования переднего фронта импульса давления, Это время формирования переднего фронта импульса давления настолько меньше времени формирования переднего фронта импульса давления в прототипе, насколько межфокусное расстояние эллипсоидальной камеры меньше размера ее большой оси. Абсолютное время формирования переднего фронта импульса давления в предлагаемой эллипсоидальной камере с затухающим конусом приближается ко времени формирования фронта в сферической пьезо керамической камере с серебряным покрытием и исчисляется единицами микросекунд.

Формула изобретения

Устройство для динамической тарировки датчиков импульсного давления, содержащее камеру в виде кругового эллипса

5 длиной l, заполненную рабочим телом, в которой размещен источник тарировочного сигнала, включающий в себя электроды, подключенные к цепи разряда, и приемник давления в виде сферы, полость которой

10 соединена с выходной трубкой, проходящей через отверстие в стенке камеры с возможностью подключения к выходной трубке эталонных и тарируемых датчиков импульсного давления, и регистратор, о т л и ч а ю щ е е15 с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и повышения точности, в него введен открытый со стороны основания полый круговой конус с острым углом конусности, ось которого совмещена с большой осью каме20 ры, скрепленный вершиной с приемником . давления и размещенный между источником сигнала и приемником давления, при этом продольная ось выходной трубки при. емника давления совмещена с большой

25 осью камеры, а полость конуса акустически заглушена.

2812467

Составитель К,П,Бойцов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Кешеля

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1572 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, москва,Ж-35, Раушская наб., 4/5