RU2314504C2 - Датчик импульсных давлений - Google Patents
Датчик импульсных давлений Download PDFInfo
- 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
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.
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)
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 |
-
2005
- 2005-10-31 RU RU2005133514/28A patent/RU2314504C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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 |