CN112964413A - 一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器 - Google Patents

一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其中橡胶过渡套的一端安装连接套一，支撑杆的一端安装连接套二，外套管的两端分别旋拧套设固定在连接套一、连接套二上，支撑杆的另一端安装敏感元件，长导线自橡胶过渡套和连接套一中穿过，电极引出线自支撑杆和连接套二中穿过，长导线的一端和电极引出线的一端连接且在连接处四周包裹密封胶，本申请采用杆式支撑结构及指向式测量，并充分考虑了结构的水密性，具有上升时间短、干扰小、频响高、防水性能好等优点，能够不失真的测量一些上升快陡的动态压力波形与幅值，为水下爆炸载荷研究提供了可靠的测量工具。

Description

一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其是一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器。
背景技术
水下爆炸自由场压力是水下爆炸测试的一个关键参数，通过测量自由场压力，可以确定舰船所遭受爆炸载荷的量级，可以评估各种炸药的爆炸威力，因此对舰船抗爆研究及武器设计均具有十分重要的意义。
用于水下爆炸自由场压力测量的传感器有以下几个方面的性能特点：第一是相对于空爆量程比较高，由于水介质的不可压缩性，同距离下冲击波超压要远高于空爆情形；第二是对传感器水密要求高，水密性能下降就意味着传感器漏水阻抗不足，会导致波形发生畸变。第三是要求频带比较宽，因为压力信号的频率成分特别丰富，而且每个频段都比较重要，要求即可以感测到低频的气泡脉动信号，也能捕捉到微秒级上升沿的冲击波信号。
目前国际上广泛采用的是138系列水下爆炸压力传感器。其敏感晶体位于一个装满硅油的聚已烯管中，再通过两根引线先连接一个内置放大器再连接同轴电缆，其测试性能优异，也得到了普遍认可。但使用过程中会出现波头畸变等现象，尤其在小药量测试时问题更加明显。同时还存在技术依赖及费用上涨等一系列问题。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，具有上升时间短、干扰小、频响高、防水性能好等优点，能够不失真的测量一些压力波形上升快陡的动态压力波形与幅值，为水下爆炸载荷研究提供了可靠的测量工具。
本发明所采用的技术方案如下：一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，包括橡胶过渡套、连接套一、连接套二、外套管、支撑杆和敏感元件，橡胶过渡套的一端安装连接套一，支撑杆的一端安装连接套二，外套管的两端分别旋拧套设固定在连接套一、连接套二上，支撑杆的另一端安装敏感元件，长导线自橡胶过渡套和连接套一中穿过，电极引出线自支撑杆和连接套二中穿过，长导线的一端和电极引出线的一端连接且在连接处四周包裹密封胶。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述连接套一为空心管状，连接套一的外周面中部向外凸起形成轴肩一，位于轴肩一一侧的连接套一的外周面上开设外螺纹一，位于轴肩一另一侧的连接套一的外周面上开设环形凹槽，橡胶过渡套的一端开设柱形安装槽，连接套一的端部安插在所述安装槽中，安装槽的内周槽壁上沿周向设有环形凸部，环形凸部布置在环形凹槽中构成限位配合，橡胶过渡套的一端端面抵靠在轴肩一上。
所述连接套二为空心管状，连接套二的外周面中部向外凸起形成轴肩二，位于轴肩二一侧的连接套二的外周面上开设外螺纹二，外套管的内周面开设内螺纹，外套管通过内螺纹分别和连接套一上的外螺纹一、连接套二上的外螺纹二构成螺纹连接，外套管的两端分别抵靠在轴肩一和轴肩二上。
所述连接套一和连接套二之间间距布置，长导线和电极引出线在连接套一、连接套二之间的腔室处连接，连接套一、连接套二之间的腔室以及连接套二的内部填充密封胶。
所述支撑杆由锥形段和柱形段拼接而成，柱形段和锥形段的大直径端拼接，柱形段和锥形段之间拼接处形成台阶，柱形段安插在连接套二的一端并通过胶体粘连固定，连接套二的端面抵靠在所述台阶上，锥形段的小直径端开设卡槽，敏感元件安装在卡槽中。
所述橡胶过渡套为锥形且锥形的大直径端抵靠在轴肩一上。
所述连接套二的直径大于连接套一的直径。
本发明的有益效果如下：本申请能够满足绝大多数情况的水下爆炸压力测量要求，所发明的传感器采用杆式支撑结构及指向式测量，并充分考虑了结构的水密性，具有上升时间短、干扰小、频响高、防水性能好等优点，能够不失真的测量一些上升快陡的动态压力波形与幅值，为水下爆炸载荷研究提供了可靠的测量工具。
附图说明
图1是本发明的结构图。
其中：10、橡胶过渡套；11、环形凸部；20、连接套一；21、轴肩一；30、连接套二；31、轴肩二；40、外套管；50、支撑杆；51、锥形段；52、柱形段；60、敏感元件；80、长导线；90、电极引出线。
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，本实施例的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，包括橡胶过渡套10、连接套一20、连接套二30、外套管40、支撑杆50和敏感元件60，橡胶过渡套10的一端安装连接套一20，支撑杆50的一端安装连接套二30，外套管40的两端分别旋拧套设固定在连接套一20、连接套二30上，支撑杆50的另一端安装敏感元件60，长导线80自橡胶过渡套10和连接套一20中穿过，电极引出线90自支撑杆50和连接套二30中穿过，长导线80的一端和电极引出线90的一端连接且在连接处四周包裹密封胶。
连接套一20为空心管状，连接套一20的外周面中部向外凸起形成轴肩一21，位于轴肩一21一侧的连接套一20的外周面上开设外螺纹一，位于轴肩一21另一侧的连接套一20的外周面上开设环形凹槽，橡胶过渡套10的一端开设柱形安装槽，连接套一20的端部安插在安装槽中，安装槽的内周槽壁上沿周向设有环形凸部11，环形凸部11布置在环形凹槽中构成限位配合，橡胶过渡套10的一端端面抵靠在轴肩一21上。
连接套二30为空心管状，连接套二30的外周面中部向外凸起形成轴肩二31，位于轴肩二31一侧的连接套二30的外周面上开设外螺纹二，外套管40的内周面开设内螺纹，外套管40通过内螺纹分别和连接套一20上的外螺纹一、连接套二30上的外螺纹二构成螺纹连接，外套管40的两端分别抵靠在轴肩一21和轴肩二31上。
连接套一20和连接套二30之间间距布置，长导线80和电极引出线90在连接套一20、连接套二30之间的腔室处连接，连接套一20、连接套二30之间的腔室以及连接套二30的内部填充密封胶。
支撑杆50由锥形段51和柱形段52拼接而成，柱形段52和锥形段51的大直径端拼接，柱形段52和锥形段51之间拼接处形成台阶，柱形段52安插在连接套二30的一端并通过胶体粘连固定，连接套二30的端面抵靠在台阶上，锥形段51的小直径端开设卡槽，敏感元件60安装在卡槽中。
橡胶过渡套10为锥形且锥形的大直径端抵靠在轴肩一21上。
连接套二30的直径大于连接套一20的直径。
支撑杆50采用铅、不锈钢或者铝等金属材料制成，连接套一20、连接套二30和外套管40可以采用不锈钢或铝等金属材料制成，橡胶过渡套10和连接套一20加工时可以将二者直接硫化到一起成一体式结构，橡胶过渡套10中的橡胶填充到连接套一20的环形凹槽中，使得橡胶过渡套10和连接套一20之间的连接更加可靠，橡胶过渡套10主要起到保护长导线80避免其弯折的效果。外套管40通过螺纹连接的方式将连接套一20和连接套二30连接在一起，内部的密封胶能够有效防水，另外，连接套二30的直径大于连接套一20的直径，使得连接套一20和外套管40的圆柱形贴合面与连接套二30和外套管40的圆柱形贴合面错开布置，使得防水效果更好。轴肩一21和轴肩二31的设置，一方面能够对橡胶过渡套10、外套管40的安装进行限位，还能进一步的提高防水效果。
试验时，应借助于支架将传感器的敏感元件60部分在前并指向爆源，角度偏差应控制在±15°范围内。试验结束后，应及时将保护套管套在传感器上，避免传感器敏感部分在运输及操作过程中损伤。
本申请能够满足绝大多数情况的水下爆炸压力测量要求，所发明的传感器采用杆式支撑结构及指向式测量，并充分考虑了结构的水密性，具有上升时间短、干扰小、频响高、防水性能好等优点，能够不失真的测量一些上升快陡的动态压力波形与幅值，为水下爆炸载荷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 (7)

1.一种用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：包括橡胶过渡套(10)、连接套一(20)、连接套二(30)、外套管(40)、支撑杆(50)和敏感元件(60)，橡胶过渡套(10)的一端安装连接套一(20)，支撑杆(50)的一端安装连接套二(30)，外套管(40)的两端分别旋拧套设固定在连接套一(20)、连接套二(30)上，支撑杆(50)的另一端安装敏感元件(60)，长导线(80)自橡胶过渡套(10)和连接套一(20)中穿过，电极引出线(90)自支撑杆(50)和连接套二(30)中穿过，长导线(80)的一端和电极引出线(90)的一端连接且在连接处四周包裹密封胶。
2.如权利要求1所述的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：所述连接套一(20)为空心管状，连接套一(20)的外周面中部向外凸起形成轴肩一(21)，位于轴肩一(21)一侧的连接套一(20)的外周面上开设外螺纹一，位于轴肩一(21)另一侧的连接套一(20)的外周面上开设环形凹槽，橡胶过渡套(10)的一端开设柱形安装槽，连接套一(20)的端部安插在所述安装槽中，安装槽的内周槽壁上沿周向设有环形凸部(11)，环形凸部(11)布置在环形凹槽中构成限位配合，橡胶过渡套(10)的一端端面抵靠在轴肩一(21)上。
3.如权利要求2所述的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：所述连接套二(30)为空心管状，连接套二(30)的外周面中部向外凸起形成轴肩二(31)，位于轴肩二(31)一侧的连接套二(30)的外周面上开设外螺纹二，外套管(40)的内周面开设内螺纹，外套管(40)通过内螺纹分别和连接套一(20)上的外螺纹一、连接套二(30)上的外螺纹二构成螺纹连接，外套管(40)的两端分别抵靠在轴肩一(21)和轴肩二(31)上。
4.如权利要求3所述的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：所述连接套一(20)和连接套二(30)之间间距布置，长导线(80)和电极引出线(90)在连接套一(20)、连接套二(30)之间的腔室处连接，连接套一(20)、连接套二(30)之间的腔室以及连接套二(30)的内部填充密封胶。
5.如权利要求4所述的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：所述支撑杆(50)由锥形段(51)和柱形段(52)拼接而成，柱形段(52)和锥形段(51)的大直径端拼接，柱形段(52)和锥形段(51)之间拼接处形成台阶，柱形段(52)安插在连接套二(30)的一端并通过胶体粘连固定，连接套二(30)的端面抵靠在所述台阶上，锥形段(51)的小直径端开设卡槽，敏感元件(60)安装在卡槽中。
6.如权利要求5所述的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：所述橡胶过渡套(10)为锥形且锥形的大直径端抵靠在轴肩一(21)上。
7.如权利要求6所述的用于水下爆炸自由场压力测量的杆型传感器，其特征在于：所述连接套二(30)的直径大于连接套一(20)的直径。
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