RU2314504C2 - Датчик импульсных давлений - Google Patents

Датчик импульсных давлений Download PDF

Info

Publication number
RU2314504C2
RU2314504C2 RU2005133514/28A RU2005133514A RU2314504C2 RU 2314504 C2 RU2314504 C2 RU 2314504C2 RU 2005133514/28 A RU2005133514/28 A RU 2005133514/28A RU 2005133514 A RU2005133514 A RU 2005133514A RU 2314504 C2 RU2314504 C2 RU 2314504C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waveguide
pressure sensor
pulse pressure
receiving part
supporting part
Prior art date
Application number
RU2005133514/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005133514A (ru
Inventor
Ринат Юнусович Юсупов (RU)
Ринат Юнусович Юсупов
Владимир Александрович Глущенков (RU)
Владимир Александрович Глущенков
Дмитрий Генадьевич Черников (RU)
Дмитрий Генадьевич Черников
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П. Королева
Priority to RU2005133514/28A priority Critical patent/RU2314504C2/ru
Publication of RU2005133514A publication Critical patent/RU2005133514A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2314504C2 publication Critical patent/RU2314504C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Датчик импульсных давлений относится к измерительной технике и предназначен для регистрации быстропеременных давлений, в том числе параметров удара твердых, жидких и газообразных сред. Датчик содержит акустический волновод постоянного акустического сопротивления, снабженный чувствительным элементом на приемной части волновода. Волновод выполнен из двух участков разного поперечного сечения, причем приемная часть волновода выполнена с меньшим сечением относительно опорной части. Для регистрации импульсов давления в среде с повышенной температурой чувствительный элемент расположен у основания приемной части волновода и охлаждается жидким или газообразным хладагентом. Техническим результатом изобретения является повышение точности при регистрации в широком диапазоне длительности импульсов, упрощение конструкции и уменьшение габаритов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Предлагаемый датчик относится к измерительной технике и предназначен для регистрации быстропеременных и импульсных давлений, в том числе параметров удара твердых, жидких и газообразных сред.
Известен датчик давления для измерения параметров волн давления, в котором для увеличения полезной длительности регистрации процесса чувствительный элемент соединен со стержневым акустическим волноводом, имеющим постоянное сечение и акустическое сопротивление по длине (а.с. СССР №391428, МПК G01L 9/08, 1975 г).
Недостатки датчика: полезная длительность регистрации ударного процесса ограничивается моментом прихода отраженной волны от свободного конца акустического волновода. При регистрации длительных импульсов значительно возрастают габариты датчика, что приводит к усложнению условий эксплуатации и ограничивает область применения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является датчик давления, в котором акустический волновод выполнен в виде набора коаксиальных цилиндров, соединенных со стержневой частью волновода на свободном конце (а.с. СССР №737798, МПК G01L 9/08, 1980 г). Расширение длительности регистрируемого сигнала и уменьшение габаритов датчика по длине достигается изменением направления распространения волн в акустическом волноводе при переходе от стержневой части к системе коаксиальных цилиндров.
Недостатками датчика являются внутренние отражения волн давления в местах соединения коаксиальных цилиндров по торцам, так как в конструкции датчика не предусмотрены меры для прохода волн через область соединений без отражения. Кроме того, при увеличении числа коаксиальных цилиндров значительно возрастают поперечные размеры датчика.
В основу изобретения поставлены следующие задачи: упрощение конструкции, уменьшение габаритов, повышение универсальности датчика и точности измерений за счет уменьшения помех от отраженных волн.
Данные задачи достигаются тем, что в датчике импульсных давлений акустический волновод выполнен из однородного материала, имеющего постоянное акустическое сопротивление по длине, и состоит из двух участков разного сечения, причем приемная часть волновода с размещенным на нем чувствительным элементом имеет меньшее сечение относительно опорной части. Для регистрации импульсных давлений в среде с повышенной температурой чувствительный элемент расположен у основания приемной части волновода и охлаждается хладагентом.
На фиг.1 представлена конструкция датчика импульсных давлений. На фиг.2 - вариант конструкции для измерения импульсных давлений в труднодоступном месте. На фиг.3 - вариант конструкции датчика импульсных давлений для регистрации в условиях повышенной температуры измеряемой среды.
Уменьшение габаритов и погрешности при регистрации импульсов давления в широком диапазоне длительности процесса достигается за счет замыкания основного потока отраженных волн в опорной части волновода большего сечения. Участки волновода выполнены из цельного материала при отсутствии контактных соединений между ними, что препятствует возникновению внутренних отраженных волн в приемной части, на которой расположен чувствительный элемент.
Датчик импульсных давлений содержит акустический волновод, состоящий из приемного стержня 1 и опорной части 2. Чувствительный элемент 3 располагается на приемном стержне. Волновод изолирован демпфирующими прокладками или заливкой эластичным компаундом 4.
Работа датчика импульсных давлений.
Волна давления воздействует на чувствительный элемент 3 и проходит через приемную часть 1 волновода в опорную 2. Благодаря тому что волновод выполнен из однородного материала с постоянным акустическим сопротивлением, в месте сочленения приемной и опорной частей отсутствуют внутренние отражения волн давления. Волна давления, проходя из приемной части меньшего сечения d1, распространяется вдоль опорной части большего сечения d2 и преобразуется из сферической формы в плоскую. В результате плотность энергии падающей волны на свободный конец опорной части 2 волновода меньше, чем в приемной части 1 во столько раз, во сколько площадь поперечного сечения приемной части меньше площади опорной. Далее основной поток волны давления замыкается в опорной части волновода, отражаясь от торцевых плоскостей концов стержня.
Таким образом, в приемную часть попадает часть отраженной волны, уменьшенной на величину k=(d1/d2)2. Для эффективного уменьшения плотности энергии отраженной волны необходимо, чтобы длина опорной части волновода была: L≥(5...10)d2. В этом случае соблюдается условие преобразования сферической волны в стержне опорной части в плоскую форму.
Для расширения универсальности датчика и обеспечения возможности регистрации импульсов давления в труднодоступных местах приемная часть волновода может быть выполнена с криволинейным участком (фиг.2). В этом случае волна давления также распространяется в приемной части волновода без внутренних отражений в месте сочленения криволинейного участка 1 с опорной частью 2.
На фиг.3 представлен вариант конструкции датчика импульсных давлений для регистрации в среде с повышенной температурой. Чувствительный элемент 3 (например, тензопреобразователь) расположен у основания приемной части волновода 1. Чувствительный элемент изолирован крышкой с демпфирующими прокладками 5. Зона с чувствительным элементом охлаждается газообразным или жидким хладагентом 6, например трансформаторным маслом.
Поверхность опорной части, примыкающая к приемной части волновода, может быть использована для монтажа элементов измерительной схемы (например, нормирующих усилителей) и выводов чувствительного элемента.
При реализации предлагаемого датчика импульсного давления существенно уменьшаются затраты на его изготовление и монтаж за счет упрощения конструкции и технологичности по сравнению с известными аналогами.
Примеры практической реализации датчика импульсных давлений:
1. Датчик давления, выполненный аналогично конструкции на фиг.1, используется для регистрации параметров удара электромагнитного привода при отработке технологии импульсной клепки листовых материалов;
2. Датчик давления, выполненный аналогично конструкции на фиг.2, используется для регистрации параметров ударных волн, возникающих при электрическом разряде в воде в технологии электрогидроимпульсной обработки материалов;
3. Датчик давления, выполненный аналогично конструкции на фиг.3, используется для измерения параметров ударных волн при магнитно-импульсной обработке сплавов жидкого металла.
Например, датчик давления, имеющий отношение диаметров опорной и приемной частей волновода d2:d1=50:10 мм при длине опорной части 150 мм, позволяет регистрировать импульсы длительностью 10...300 микросекунд, обеспечивая отношение сигнал/шум более 20.

Claims (2)

1. Датчик импульсных давлений для измерения быстропеременных давлений и параметров удара, содержащий акустический волновод постоянного акустического сопротивления, снабженный чувствительным элементом, отличающийся тем, что волновод выполнен из двух участков разного поперечного сечения, причем приемная часть волновода выполнена с меньшим сечением относительно опорной части с соответствующим соблюдением условий соответствия соотношения сигнал-шум k=(d1/d2)2 и L=(5...10)d2, где k - коэффициент сигнал/шум; d1, d2 - диаметры приемной и опорной частей соответственно; L - длина опорной части.
2. Датчик импульсных давлений по п.1, отличающийся тем, что чувствительный элемент расположен у основания приемной части волновода и охлаждается жидким или газообразным хладоагентом.
RU2005133514/28A 2005-10-31 2005-10-31 Датчик импульсных давлений RU2314504C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133514/28A RU2314504C2 (ru) 2005-10-31 2005-10-31 Датчик импульсных давлений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005133514/28A RU2314504C2 (ru) 2005-10-31 2005-10-31 Датчик импульсных давлений

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005133514A RU2005133514A (ru) 2007-05-10
RU2314504C2 true RU2314504C2 (ru) 2008-01-10

Family

ID=38107607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005133514/28A RU2314504C2 (ru) 2005-10-31 2005-10-31 Датчик импульсных давлений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2314504C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460049C1 (ru) * 2011-04-07 2012-08-27 Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" Датчик импульсных давлений жидкостных, газообразных и смешанных сред с нестационарной температурой
RU2781537C1 (ru) * 2021-12-20 2022-10-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Пьезоэлектрический герметичный датчик импульсных давлений

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460049C1 (ru) * 2011-04-07 2012-08-27 Федеральное казенное предприятие "Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности" Датчик импульсных давлений жидкостных, газообразных и смешанных сред с нестационарной температурой
RU2781537C1 (ru) * 2021-12-20 2022-10-13 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Пьезоэлектрический герметичный датчик импульсных давлений

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005133514A (ru) 2007-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5119676A (en) Ultrasonic method and apparatus for determining water level in a closed vessel
US4952873A (en) Compact head, signal enhancing magnetostrictive transducer
US5970434A (en) Method for determining average wall thickness for pipes and tubes using guided waves
US11982647B2 (en) Ultrasonic measuring device
US10605784B2 (en) High temperature ultrasonic probe and pulse-echo probe mounting fixture for testing and blind alignment on steam pipes
JP2001527639A (ja) 超音波バッファ/導波管
CN105758938A (zh) 550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法及其装置
JP3682041B2 (ja) 木材の非破壊応力波実験方法
JP2006275686A (ja) 超音波式流量計測装置
US4763526A (en) Ultrasonic wheel probe with improved acoustic barrier
CN108613644A (zh) 一种极端环境下壁厚减薄测量的超声探头
RU2314504C2 (ru) Датчик импульсных давлений
Morrison et al. Lift-off compensation for improved accuracy in ultrasonic lamb wave velocity measurements using electromagnetic acoustic transducers (EMATs)
US20210293639A1 (en) Electromagnetic ultrasonic double-wave transducer
KR100817617B1 (ko) 구조물의 두께와 물성치 검사장치, 검사방법 및 두께감소감시방법
AU3274299A (en) Method and apparatus for ultrasonic flaw detection
Gori et al. EMAT transducers and thickness characterization on aged boiler tubes
CN206788119U (zh) 一种用于超声波探伤的高温探头
Massaad et al. Acoustic design of a transducer array for ultrasonic clamp-on flow metering
Liu et al. A defects detection method of buried liquid-filled pipes based on T (0, 1) guided waves
TW294783B (en) A conical transducer for measuring the elastic wave displacement parallel to the tangent direction of specimen surface and the method of measuring
CA2330662C (en) Method and apparatus for ultrasonic flaw detection
Loveday et al. Experimental development of electromagnetic acoustic transducers for measuring ultraguided waves
SU1339420A1 (ru) Пьезометрический датчик давлени
RU2223469C2 (ru) Датчик для измерения амплитуды

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161101