CN112880914A - 一种用于深水爆炸条件下的压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力传感器技术领域，尤其是一种用于深水爆炸条件下的压力传感器，其中外套管套设在橡胶防折套、压块、橡胶密封套、垫圈和支撑杆的外部并将橡胶防折套、压块、橡胶密封套、垫圈和支撑杆之间的各连接处包裹封闭，和垫圈相对的支撑杆的端面上开设安装槽，敏感元件固定在支撑杆的另一端，支撑杆中沿杆长方向开设条形线道，条形线道的一端和安装槽连通、另一端通向敏感元件，条形线道中穿插有电极引出线，长导线自橡胶防折套、压块、橡胶密封套和垫圈的中心穿过，长导线的一端和电极引出线的一端在安装槽中连接，安装槽中充满密封胶，电极引出线的另一端和敏感元件连接，使得传感器能够承受高静水压，可靠地测量完整的冲击波压力时程。

Description

一种用于深水爆炸条件下的压力传感器
技术领域
本发明涉及压力传感器技术领域，尤其是一种用于深水爆炸条件下的压力传感器。
背景技术
随着深海资源的不断开发及大潜深技术的发展，各种水中兵器也越来越注重深水环境下的应用，由此带来的需求就是深水条件炸药爆炸载荷的研究。而压力是表征水下爆炸载荷最重要的参数之一，通过测量自由场压力，可以确定目标物结构所遭受爆炸载荷的量级，可以评估各种炸药及战斗部的爆炸威力，因此对舰艇抗爆研究及武器设计均具有十分重要的意义。
但是目前使用的水下爆炸压力传感器一般只适用于常压情形，其适用范围一般在几十米的水深环境下。在超过一百多米的水深下使用时，由于预加高静水压和水下爆炸载荷的共同作用，传感器的强度往往难以保证，可能会出现结构损伤或者水密性能下降等问题。以目前广泛使用的PCB138系列传感器为例，试验中发现，在超过3MPa静水压时，传感器自带的硅油套管结构更容易发生脱落或者漏油渗水等问题，从而影响了传感器的低频性能，无法满足测量要求。因此，目前还没有针对高静水压环境时使用的水下爆炸压力传感器，从而阻滞了相关技术的深入研究。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于深水爆炸条件下的压力传感器，使得传感器能够承受高静水压，可靠地测量完整的冲击波压力时程。
本发明所采用的技术方案如下：一种用于深水爆炸条件下的压力传感器，包括依次并排相连的橡胶防折套、压块、橡胶密封套、垫圈、支撑杆和敏感元件，外套管套设在橡胶防折套、压块、橡胶密封套、垫圈和支撑杆的外部并将橡胶防折套、压块、橡胶密封套、垫圈和支撑杆之间的各连接处包裹封闭，和垫圈相对的支撑杆的一端端面上开设安装槽，敏感元件固定在支撑杆的另一端，支撑杆中沿杆长方向开设条形线道，条形线道的一端和安装槽连通、另一端通向敏感元件，条形线道中穿插有电极引出线，长导线自橡胶防折套、压块、橡胶密封套和垫圈的中心穿过，长导线的一端和电极引出线的一端在安装槽中连接，安装槽中充满密封胶，电极引出线的另一端和敏感元件连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述支撑杆由圆柱段一和锥形段一拼接而成，圆柱段一的直径大于锥形段一的最大直径，圆柱段一和锥形段一的大直径端相连，敏感元件和锥形段一的小直径端相连，安装槽布置在圆柱段一中，圆柱段一的端部外周面上开设外螺纹一。
所述支撑杆和敏感元件的外表面均涂覆多层防水胶，最外层防水胶的外表面喷涂金属膜。
所述橡胶防折套由金属圆柱段二和橡胶锥形段二拼接而成，圆柱段二的一端和锥形段二的大直径端拼接，圆柱段二的一端中部设有凸柱，锥形段二的大直径端中部设有柱形凹槽，凸柱和所述柱形凹槽相贴靠配合，圆柱段二的外周面开设外螺纹二。
所述压块为圆柱型，橡胶防折套的中心、压块的中心以及橡胶密封套的中心均开设供长导线穿过的通孔且所有通孔的中心线重合，压块的外周面上开设外螺纹三，外套管内表面开设内螺纹，压块、橡胶密封套和垫圈布置在外套管的内部，压块和外套管螺纹连接且压块压制在橡胶密封套的一端，外套管的两端内螺纹分别和圆柱段一的外螺纹一、圆柱段二的外螺纹二螺纹连接，压块的一端面上开设多个旋拧槽且该端面面向橡胶防折套。
本发明的有益效果如下：本发明的深水爆炸压力传感器能够克服普通水下爆炸压力传感器在高静水压测量时所遇到的水密性难题，可以同时承受高静水压和几十兆帕瞬态冲击波压力的共同作用，且可以反复多次使用，能够可靠地测量完整的冲击波压力时程，为深水爆炸相关技术的研究提供了可靠的测量工具。
附图说明
图1是本发明的剖视图。
其中：10、橡胶防折套；11、圆柱段二；111、凸柱；12、锥形段二；20、压块；21、旋拧槽；30、橡胶密封套；40、垫圈；50、支撑杆；51、圆柱段一；52、锥形段一；60、敏感元件；70、电极引出线；80、长导线；90、密封胶；100、外套管。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的用于深水爆炸条件下的压力传感器，包括依次并排相连的橡胶防折套10、压块20、橡胶密封套30、垫圈40、支撑杆50和敏感元件60，外套管100套设在橡胶防折套10、压块20、橡胶密封套30、垫圈40和支撑杆50的外部并将橡胶防折套10、压块20、橡胶密封套30、垫圈40和支撑杆50之间的各连接处包裹封闭，和垫圈40相对的支撑杆50的一端端面上开设安装槽，敏感元件60固定在支撑杆50的另一端，支撑杆50中沿杆长方向开设条形线道，条形线道的一端和安装槽连通、另一端通向敏感元件60，条形线道中穿插有电极引出线70，长导线80自橡胶防折套10、压块20、橡胶密封套30和垫圈40的中心穿过，长导线80的一端和电极引出线70的一端在安装槽中连接，安装槽中充满密封胶90，电极引出线70的另一端和敏感元件60连接。
支撑杆50由圆柱段一51和锥形段一52拼接而成，圆柱段一51的直径大于锥形段一52的最大直径，圆柱段一51和锥形段一52的大直径端相连，敏感元件60和锥形段一52的小直径端相连，安装槽布置在圆柱段一51中，圆柱段一51的端部外周面上开设外螺纹一。
支撑杆50和敏感元件60的外表面均涂覆多层防水胶，最外层防水胶的外表面喷涂金属膜。
橡胶防折套10由金属圆柱段二11和橡胶锥形段二12拼接而成，圆柱段二11的一端和锥形段二12的大直径端拼接，圆柱段二11的一端中部设有凸柱111，锥形段二12的大直径端中部设有柱形凹槽，凸柱111和柱形凹槽相贴靠配合，圆柱段二11的外周面开设外螺纹二。
压块20为圆柱型，橡胶防折套10的中心、压块20的中心以及橡胶密封套30的中心均开设供长导线80穿过的通孔且所有通孔的中心线重合，压块20的外周面上开设外螺纹三，外套管100内表面开设内螺纹，压块20、橡胶密封套30和垫圈40布置在外套管100的内部，压块20和外套管100螺纹连接且压块20压制在橡胶密封套30的一端，外套管100的两端内螺纹分别和圆柱段一51的外螺纹一、圆柱段二11的外螺纹二螺纹连接，压块20的一端面上开设多个旋拧槽21且该端面面向橡胶防折套10，旋拧槽21的设置方便旋拧压块20。
敏感元件60为压电元件，在爆炸压力作用下产生电荷，通过电极引出线70将电荷引出，再通过长导线80与放大器等连接，通过放大器将压力信号输送至采集仪。
支撑杆50为电极引出线70提供屏蔽作用，支撑杆50中锥形段一52的长度相对较长，支撑杆50提供足够的长度以尽量减小圆柱段一51和外套管100所在段对波形的影响，支撑杆50中的安装槽提供长导线80和电极引出线70的连接空间，安装槽中充满密封胶90，起到密封、隔绝水的作用，也防止线接头在爆炸载荷作用过程中产生振动，保证电路不会短路。
试验过程中，可能会存在反复多次的高压加载缷载过程，所以使用橡胶密封套30并选择合适的硬度及保持合适的预紧力，通过旋拧压块20对橡胶密封套30进行适当压制，使得在反复高低压转换的试验过程中始终保持良好的水密性。橡胶防折套10主要起到保护长导线80避免弯折的效果。
本申请外套管100的设置不仅能起到连接作用，还将各连接处包裹，封闭，保证密封效果，避免海水进入压力传感器内部。
本发明的深水爆炸压力传感器能够克服普通水下爆炸压力传感器在高静水压测量时所遇到的水密性难题，可以同时承受高静水压和几十兆帕瞬态冲击波压力的共同作用，且可以反复多次使用，能够可靠地测量完整的冲击波压力时程，为深水爆炸相关技术的研究提供了可靠的测量工具。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种用于深水爆炸条件下的压力传感器，其特征在于：包括依次并排相连的橡胶防折套(10)、压块(20)、橡胶密封套(30)、垫圈(40)、支撑杆(50)和敏感元件(60)，外套管(100)套设在橡胶防折套(10)、压块(20)、橡胶密封套(30)、垫圈(40)和支撑杆(50)的外部并将橡胶防折套(10)、压块(20)、橡胶密封套(30)、垫圈(40)和支撑杆(50)之间的各连接处包裹封闭，和垫圈(40)相对的支撑杆(50)的一端端面上开设安装槽，敏感元件(60)固定在支撑杆(50)的另一端，支撑杆(50)中沿杆长方向开设条形线道，条形线道的一端和安装槽连通、另一端通向敏感元件(60)，条形线道中穿插有电极引出线(70)，长导线(80)自橡胶防折套(10)、压块(20)、橡胶密封套(30)和垫圈(40)的中心穿过，长导线(80)的一端和电极引出线(70)的一端在安装槽中连接，安装槽中充满密封胶(90)，电极引出线(70)的另一端和敏感元件(60)连接。
2.如权利要求1所述的用于深水爆炸条件下的压力传感器，其特征在于：所述支撑杆(50)由圆柱段一(51)和锥形段一(52)拼接而成，圆柱段一(51)的直径大于锥形段一(52)的最大直径，圆柱段一(51)和锥形段一(52)的大直径端相连，敏感元件(60)和锥形段一(52)的小直径端相连，安装槽布置在圆柱段一(51)中，圆柱段一(51)的端部外周面上开设外螺纹一。
3.如权利要求1所述的用于深水爆炸条件下的压力传感器，其特征在于：所述支撑杆(50)和敏感元件(60)的外表面均涂覆多层防水胶，最外层防水胶的外表面喷涂金属膜。
4.如权利要求1所述的用于深水爆炸条件下的压力传感器，其特征在于：所述橡胶防折套(10)由金属圆柱段二(11)和橡胶锥形段二(12)拼接而成，圆柱段二(11)的一端和锥形段二(12)的大直径端拼接，圆柱段二(11)的一端中部设有凸柱(111)，锥形段二(12)的大直径端中部设有柱形凹槽，凸柱(111)和所述柱形凹槽相贴靠配合，圆柱段二(11)的外周面开设外螺纹二。
5.如权利要求1所述的用于深水爆炸条件下的压力传感器，其特征在于：所述压块(20)为圆柱型，橡胶防折套(10)的中心、压块(20)的中心以及橡胶密封套(30)的中心均开设供长导线(80)穿过的通孔且所有通孔的中心线重合，压块(20)的外周面上开设外螺纹三，外套管(100)内表面开设内螺纹，压块(20)、橡胶密封套(30)和垫圈(40)布置在外套管(100)的内部，压块(20)和外套管(100)螺纹连接且压块(20)压制在橡胶密封套(30)的一端，外套管(100)的两端内螺纹分别和圆柱段一(51)的外螺纹一、圆柱段二(11)的外螺纹二螺纹连接，压块(20)的一端面上开设多个旋拧槽(21)且该端面面向橡胶防折套(10)。
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