17.IX.1966 Wystawa Przyrzadów Pomiarowych w Warszawie Opublikowano: 31.111.1970 59546 KI. 42 k, 14/04 MKP G 01 1 kb] UKD Twórca wynalazku: mgr inz. Andrzej Zabicki Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Maszyn Przeply¬ wowych), Gdansk (Polska) Czujnik malych róznic cisnien Przedmiotem wynalazku jest czujnik malych róz¬ nic cisnien stosowany do pomiaru cisnien w gra¬ nicach od 0—100 mm H20, przeznaczony zwlaszcza do badan aerodynamicznych przeplywów niestacjo¬ narnych.Znane czujniki do pomiaru malych róznic cisnien, oparte na wykorzystaniu efektu piezoelektrycznego rejestruja na ogól jedynie skladowa zmienna, przy czym rejestracje skladowej stalej realizuje sie na ogól metodami pomiaru o duzej stalej czasowej.Stosowanie czujników piezoelektrycznych do indy- kowania zarówno skladowych stalych i zmiennych, wymaga mierników o opornosciach wejsciowych rzedu 108 — 10l2Q.Celem wynalazku jest usuniecie wad i niedoklad¬ nosci znanych czujników i stworzenie takiego czuj¬ nika do badan aerodynamicznych, który móglby indykowac male róznice cisnien, w zakresie od 0—100 mm H20.Cel ten zostal osiagniety przez zamiane sygnalu cisnieniowego na elektryczny na drodze optycznej, zgodnie z wynalazkiem uzyskuje sie to przez za¬ stosowanie swiatlowodu, którego jeden koniec jest skierowany w strone zródla swiatla uzytego w czuj¬ niku, a drugi koniec, umieszczony mozliwie najbli¬ zej elementu swiatloczulego, jest skierowany w strone membrany wykonanej, na przyklad z miki.Swiatlo doprowadzone swiatlowodem do wnetrza -czujnika oswietla membrane przez soczewke, i od¬ bija sie od membrany na skutek jej ugiecia spo- 10 15 20 30 wodowanego róznica cisnien, powstala na skutek doprowadzenia z sondy aerodynamicznej sygnalu cisnieniowego.Odbite swiatlo oswietla zlacze fototranzystora, a sygnal elektryczny z fototranzystora podlega na¬ stepnie wzmocnieniu i rejestracji powszechnie zna¬ nymi sposobami.Zakres pracy czujnika ograniczony jest jedynie wytrzymaloscia membrany, przy czym w ramach tego ograniczenia mozna dowolnie ustalac zakres pracy oraz zmieniac czulosc czujnika.Dzieki umieszczeniu zródla swiatla i elementu swiatloczulego, na przyklad w postaci fototranzysto¬ ra, w bezposrednim sasiedztwie lub dokladnie w tym samym miejscu, unika sie prawie calkowicie efektów aberacji, co umozliwia powiekszenie za¬ kresu liniowej pracy czujnika. Bezposrednie sa¬ siedztwo zródla swiatla i elementu swiatloczulego uzyskano dzieki zastosowaniu swiatlowodów, przez co wyeliminowano calkowicie wplywy temperatury na charakterystyke fototranzystora.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny czujnika, a fig. 2 — przekrój wzdluz linii A—A na fig. 1.Czujnik malych róznic cisnien sklada sie z dwu¬ dzielnego korpusu 1 i 2 zlaczonego w jedna calosc za pomoca rzymskiej nakretki 3, z kulistego wkla¬ du 7, do którego przyklejona jest soczewka 20, z dwóch pierscieni 9 i 10, miedzy którymi osadzona S954659546 jest membrana z miki 17, z wypychacza 8 i wkre¬ tu 24.Kulisty wklad 7 jest umieszczony w stozkowym gniezdzie czesci dolnej 1 korpusu i stozkowym pierscieniu 11.W czesci górnej 2 korpusu umieszczony jest ele¬ ment 21, wykonany z materialu izolacyjnego, na przyklad z tekstolitu zawierajacy fototranzystor 23 i zródlo swiatla w postaci zarówki 22.Do czola zarówki 22 przylozony jest swiatlowód 19 wykonany z materialu o dobrej przewodnosci swietlnej, na przyklad szkla lub polimetakrylanu metylu.Do pierscieni 9 i 10, miedzy którymi wklejona jest membrana 17 z miki, przykrecony jest wypy- chacz 8, zas zadane napiecie wstepne membrany uzyskuje sie droga doboru podkladek 15. Wypy- chacz 8 ogranicza powierzchnie czynna membra¬ ny 17. Do wypychacza 8 wlutowany jest odcinek rurki, do której dolacza sie przewód sondy pneu¬ matycznej. W wypychaczu 8, w sasiedztwie otworu doprowadzajacego sygnal cisnienia do membrany, wykonany jest dodatkowy otwór przeslaniany wkretem 24.Czujnik wedlug wynalazku jest czescia ukladu pomiarowego, zawierajacego sonde aerodynamiczna, przewód i wyzej wymieniony czujnik.Sposób dzialania czujnika malych róznic cisnien wedlug wynalazku jest nastepujacy. Membrana 17, pokryta cienka warstwa metalu, ugina sie pod wplywem róznicy cisnien po jej obu stronach, wy¬ wolanej sygnalem cisnienia doprowadzonym z son¬ dy aerodynamicznej o znanej budowie przewodem do rurki w wypychaczu 8. Swiatlo zarówki 22 do¬ prowadzone swiatlowodem 19 do wnetrza czujnika oswietla membrane poprzez soczewke 20 i po od¬ biciu od membrany — zlacze fototranzystora 23.Sygnal elektryczny z fototranzystora 23 podlega na¬ stepnie wzmocnieniu i rejestracji powszechnie sto¬ sowanymi sposobami.Dla uzyskania wlasciwej charakterystyki dyna¬ micznej czujnika przestrzen po stronie czynnej II membrany 17, uksztaltowana w postaci malej komo¬ ry, jest wlaczona za pomoca otworu I w wypychaczu 8 z obszarem stalego cisnienia, na przyklad z otocze¬ niem. Przekrój otworu I ustala sie wkretem 24 za¬ leznie od powierzchni przewodu doprowadzajacego 15 20 30 40 45 sygnal oraz objetosci przestrzeni po stronie czynnej II membrany 17.Rola tego otworu polega na tlumieniu fali odbi¬ tej od membrany 17. Usuwa to efekty rezonansu calego ukladu pomiarowego.Swiatlowód 19 moze byc równiez wykonany z pe¬ ku nitek szklanych. W tym przypadku dlugosc swiatlowodu moze byc znacznie wieksza, do kilku metrów, a fototranzystor 23 umieszczony jest na zewnatrz korpusu czujnika. Jeden z konców swia¬ tlowodu 19 umieszcza sie we wnetrzu czujnika, drugi koniec swiatlowodu dzieli sie na dwie czesci, przy czym czolo jednej z nich jest oswietlone zród¬ lem swiatla 22, czolo zas drugiej — oswietla foto¬ tranzystor 23. PL