SU972285A1

SU972285A1 - Method and device for measuring shock wave pressure

Info

Publication number: SU972285A1
Application number: SU803253803A
Authority: SU
Inventors: Михаил Константинович Агапов; Юрий Георгиевич Янкин; Александр Георгиевич Пронозов; Лев Дмитриевич Початков
Original assignee: Войсковая часть 31303
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1982-11-07

Description

Изобретение относитс к технике измерени параметров ударных волн в жидкост х или газах и может быть использовано в измерительных системах, предназначенных дл этой цели, преимущественно в системах, содержащих в качестве первичного измеритель него преобразовател давлени - преобразователь ненаправленного действи , например сферический пьезоэлектрический преобразователь . В современной технике эксперимента широкое распространение получил способ измерени параметров ударных волн в жидкости (подводный взрыв) и в газе (воздущный взрыв), заключающийс в том, что первичный измерительный преобразователь давлени закрепл ют в месте измерени с помощью держател , передают по проводам электрический сигнал, генерируемый преобразователем давлени при нагружении ударной волной, в измерительную цепь, преобразуют сигнал в этой цепи и регистрируют результат измерени 1 и 2. Общий недостаток дл указанных способов , как при измерени х в воде, так и в газе, заключаетс в невысокой точности измерени , обусловленной отрицательным воздействием на первичный измерительный преобразователь подсоединенных к нему масс держател и основани . Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ, уменьщающий указ.анное вли ние, заключающийс в том, что первичный измерительный преобразователь размещают в месте измерени на тонких спиральных электродах, выполн ющих, таким образом, как роль тоководов, так и роль держател 3. Этот способ позвол ет несколько увеличить точность из.мерений за счет демпфирующего действи держател в виде спирали из тонких проводов, но не исключает по влени паразитного сигнала на выходепервичного измерительного преобразовател из-за существовани пр мой механической св зи с основанием. Известны также устройства дл измерени давлени ударных волн в жидкости или газе, представл ющие собой первичные измерительные преобразователи давлени ,состо щие из чувствительного элемента с тоководами и корпуса с элементами дл жесткого закреплени на держателе или непосредственно на испытуемом объекте 1.The invention relates to a technique for measuring parameters of shock waves in liquids or gases and can be used in measuring systems designed for this purpose, mainly in systems containing as a primary meter for it a pressure transducer - an omnidirectional transducer, for example a spherical piezoelectric transducer. In modern experimental technology, a method of measuring parameters of shock waves in a liquid (underwater explosion) and in gas (air blast) has become widespread, which means that the primary pressure transducer is fixed at the measurement site with a holder, the electrical signal is transmitted by wire, generated by the pressure transducer when loaded with a shock wave, into a measuring circuit, convert the signal in this circuit and record the measurement result 1 and 2. The general disadvantage for these methods , as in measurements in water and in gas, lies in the low measurement accuracy due to the negative impact on the primary measuring transducer of the holder and base masses connected to it. The closest to the present invention is a method that reduces the indicated effect, namely, that the primary measuring transducer is placed at the measurement site on thin spiral electrodes, which thus perform both the role of current leads and the holder 3. allows to slightly increase the accuracy of measurements due to the damping effect of the holder in the form of a spiral of thin wires, but does not exclude the occurrence of a parasitic signal at the output of the primary measuring transducer due to the existence of p my mechanical connection with the base. Also known are devices for measuring the pressure of shock waves in a liquid or gas, which are primary pressure transducers consisting of a sensing element with current leads and a housing with elements for rigid mounting on the holder or directly on the test object 1.

Такие конструкции обладают недостатками , заключающимис в уменьшении рабочей полосы частот первичного измерительного преобразовател и по влении в нем помеховых колебаний из-за вли ни держател или объекта, выполн ющего его роль.Such designs have the disadvantages of reducing the working frequency band of the primary transducer and the appearance of interfering oscillations in it due to the influence of the holder or the object that performs its role.

Более совершенна конструкци представл ет собой сферический пьезоэлектрический первичный измерительный преобразователь с возможностью закреплени в месте измерени посредством держател в виде комбинированной трубки из резины и пробки. Применение держател в виде демпфера снижает помеховые колебани первичного измерительного преобразовател , но масса держател и основание, на котором он закреплен, остаетс подсоединенной к первичному измерительному преобразователю, и тем самым уменьшает его рабочую полосу частот 3.A more advanced design is a spherical piezoelectric primary transducer that can be fixed at the measurement site by means of a holder in the form of a combined tube made of rubber and cork. The use of a holder in the form of a damper reduces the interference oscillations of the primary transducer, but the mass of the holder and the base on which it is fixed remains connected to the primary transducer, and thereby reduces its working frequency band 3.

Цель изобретени - повышение точности измерений параметров ударной волны.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of parameters of a shock wave.

Указанна цель достигаетс тем, что перед нагружением ударной волной первичный измерительный преобразователь отдел ют от держател .This goal is achieved by separating the primary measuring transducer from the holder before loading the shock wave.

Причем в момент отделени преобразовател сообш,ают ему определенную начальную скорость.Moreover, at the moment of separation of the converter, a certain initial velocity is given to it.

Кроме того, с целью повышени точности измерений в жидкости перед измерением первичному измерительному преобразователю сообщают определенный запас плавучести в данной жидкости, например нулевой.In addition, in order to improve the accuracy of measurements in a fluid, a certain buoyancy margin in this fluid, for example, zero, is reported to the primary measuring transducer.

Измерение параметров ударной волны полностью исключает вредное вли ние держател и основани , на котором он закреплен . Первичный измерительный преобразователь , например, в виде пьезоэлектрической полой сферы, в этом случае испытывает упругую деформацию, обусловленную только взаимодействием с ударной волной, без наложени на них колебаний, вызванных другими факторами.Measuring the parameters of the shock wave completely eliminates the harmful effects of the holder and the base on which it is fixed. The primary measuring transducer, for example, in the form of a piezoelectric hollow sphere, in this case experiences an elastic deformation caused only by the interaction with the shock wave, without imposing on them oscillations caused by other factors.

В устройстве дл измерени давлени ударной волны в жидкости или газе держатель снабжен узлом автоматического отделени от него первичного измерительного преобразовател в виде катушки соленоида, а наполнитель первичного измерительного преобразовател содержит магнитный материал .In a device for measuring the pressure of a shock wave in a liquid or gas, the holder is provided with an automatic separation unit from it of the primary measuring transducer in the form of a solenoid coil, and the filler of the primary measuring transducer contains magnetic material.

Устранение механического контакта между держателем и первичным измерительным преобразователем в момент взаимодействи последнего с ударной волной полностью устран ет вредное вли ние держател и повышает точность измерени давлени ударной волны.Elimination of mechanical contact between the holder and the primary transducer at the moment of the latter's interaction with the shock wave completely eliminates the harmful influence of the holder and improves the accuracy of measuring the pressure of the shock wave.

На чертеже схематически изображено устройство по сн ющее сущность изобретени .The drawing shows schematically a device for clarifying the invention.

Устройство дл измерени давлени ударной волны состоит из корпуса 1 с узлом 2 дл креплени устройства в месте измерени , сферического пьезоэлектрического первичного измерительного преобразовател 3 с тоководами 4, например, из тонкой стальной проволоки, выведенными из корпуса 1 через отверстие 5. Преобразователь 3 имеет также наполнитель 6, например, из мелкодисперсного корунда с добавлением железных опилок, и расположен в полости 7 корпуса 1, а тоководы 4 с запасом длины - в полости 8. Между стенками корпуса 1 и измерительным преобразователем 3 расположена катушка соленоида 9 с тоководами 10, выведенными из корпуса 1 через отверстие 5.The device for measuring the pressure of the shock wave consists of a housing 1 with an assembly 2 for fastening the device at the measurement site, a spherical piezoelectric primary measuring transducer 3 with tokovodi 4, for example, from thin steel wire removed from the housing 1 through the opening 5. Transducer 3 also has a filler 6, for example, of fine corundum with the addition of iron filings, and is located in the cavity 7 of the housing 1, and the current leads 4 with a margin of length - in the cavity 8. Between the walls of the housing 1 and the measuring transducer Spruce 3 is located solenoid coil 9 with tokovodami 10, derived from the housing 1 through the hole 5.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В месте измерени устройство закрепл етс с помощью узла 2 креплени . Тоководы 4 соедин ютс с измерительной цепью (не показана), а тоководы 10 - с блоком команд на отделение (не показан,). Через катушку соленоида 9 течет ток, обеспечивающий вт гивание в корпус 1 измерительного преобразовател 3. Ударна волна, распростран сь в жидкости или газе, приближаетс к устройству, например на рассто ние 1-5 м. В этот момент блок команд на отделение выключает ток в катушке соленоида 9, что приводит к выбрасыванию из полости 7 измерительного преобразовател 3 вместе с тоководами 4.At the measurement site, the device is fixed with the aid of the fixing unit 2. The current leads 4 are connected to a measuring circuit (not shown), and the current leads 10 are connected to a compartment command block (not shown). A current flows through the coil of the solenoid 9, allowing the transducer 3 to retract into the housing 1. The shock wave, propagating in a liquid or gas, approaches the device, for example, at a distance of 1-5 m. At this moment, the separation command unit turns off the current the coil of the solenoid 9, which leads to the ejection from the cavity 7 of the measuring transducer 3 together with the current leads 4.

Взаимодействие первичного измерительного преобразовател 3 с ударной волной осуществл етс таким образом.The interaction of the primary measuring transducer 3 with the shock wave is carried out in this way.

При движении первого в жидкости или газе (или его зависании в жидкости по причине нулевой плавучести). Затем преобразователь 3 вт гиваетс в полость 7 путем включени тока в катушке соленоида 9.When moving the first in a liquid or gas (or its hanging in a liquid due to zero buoyancy). The transducer 3 is then drawn into the cavity 7 by switching on the current in the coil of the solenoid 9.

Таким образом,, осуществл етс взаимодействие измерительного преобразовател 3 с ударной волной и исключаетс вредное вли ние на него держател и основани , на котором он закреплен.In this way, the measuring transducer 3 interacts with the shock wave and the harmful influence of the holder and the base on which it is fixed is eliminated.

Кроме того, корпус 1 устройства защищает преобразователь 3 от механических повреждений до подхода ударной волны и после измерени .In addition, the device case 1 protects the transducer 3 from mechanical damage before the shock wave approaches and after measurement.

Применение способа и устройства дл измерени давлени ударной волны, позвол ющих производить измерени при свободном движении или зависании первичного измерительного преобразовател в жидкости или газе, повышает точность измерени за счет исключени помех, наводимых держателем , и расширени полосы рабочих частот преобразовател за счет уменьшени подсоединенной к нему массы держател и его основани .The use of the method and device for measuring the pressure of a shock wave, which makes it possible to measure with free movement or freezing of the primary measuring transducer in a liquid or gas, increases the accuracy of measurement by eliminating interference induced by the holder and expanding the operating frequency band of the converter by reducing the connected to it masses of holder and its base.

Claims

1. A method for measuring the pressure of a shock wave in a liquid or gas by setting