Способ динамической тарировки пьезоэлектрических датчиков давления и устройство для его осуществления

п 18541 32 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических,43) Опубликовано 1 145) Дата опубликов 08.82, Бюллете по делам изобретений и открытийА. А. Беспалько и Г. И. Геринг дена Октябрьской Революции и ор амени политехнический институт и на Трудового С, М. Кир.ова Томский Красного(54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТАРИРОВКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯпечивает высокой ироком диапазоне ЙУдР твеннын комитет Р 3) Прио итет Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к способам динамической тарировки датчиков давлений и калибровки ультрозвуковых приборов. 5Известны способы динамической тарировки датчиков давлений, возбуждающие тарировочный импульс давлений при ударе грузов по какой-либо среде, передающей чувствительному элементу датчика возника ющий импульс. Импульс выходного напряжения пропорционален импульсу силы, который сообщает груз преобразователю 1,Известный способ не обеспечивает высокой точности калибровки, 15Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому является способ динамической тарировки датчиков давления путем возбуждения акустической волны в рабо чей среде, передающей давление на чувствительный элемент пьезодатчика датчика, регистрации его выходного сигнала и сопоставления его с расчетными параметрами давления рабочей среды, полученными в ре зультате расчета по известным зависимостям 21.Такой способ не обесточности тарировки в шчастот, 30 Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение точности тарировки пьезоэлектрических датчиков давления,Цель достигается тем, что при тарировке пьезоэлектрических датчиков давления путем возбуждения акустической волны в рабочей среде, передающей давление на чувствительный элемент пьезодатчика, регистрации его выходного сигнала и сопоставления его с параметрами давления рабочей среды, полученными в результате расчета по известным зависимостям, акустическую волну в рабочей среде возбуждают пучком заряженных частиц.Энергия, вносимая в поглотитель, практически мгновенно за время .10 - " с передается ядерной подсистеме и приводит к расширению облученного объема. Если длительность импульса облучения т меньше времени акустической релаксации то=Во/С, где Ро - максимальная длина свободного пробега заряженных частиц в поглотителе,С - скорость продольного звука, то объем, в котором поглощается энергия пучка частиц, не успевает расшириться, что приводит к возникновению импульса давлений.Импульсчей среде п давлений, генерируемый в рабо учком заряженных частиц, передается чувствительному элементу датчика и вызывает электрический сигнал ца экране осциллографа. По величине, внес.ццой и поглотитель полной энергии пучка заряженных частиц, замеряемой в процессе тарировки, цаходят тарировоцнос давление, которое приводится в соответствие с напряжением сигнала от пьсзопрсобразоватсля.В данном способе тарируемый дат шкцаходится в непосредственном контакте с рабочей средой, что соответствует распространению волны в полубесконечном пространстве. В приближении линейного ввола энерггги В поглотитель свя между профилем распределения поглощенной энергии Е и полем давлений Р (х, 1) описывается уравнениемР (х, ) = -- Е,(х - с) -Г- Е,(х+ сг)1 (1)ГДЕ Е(Х - С 1) И Е(Х+С 1) - ИМИУЛЬС СЖсатия и растяжения соответственно; " - параметр Грюнайзера.Так как профиль поля напряжений восстанавливается по импульсу сжатия, то уравнение (1) переписывается в видеР(х, ); --- Е(х - с), (2)При Выполнении услоВия т,)т 4 тосиОстьрасчета давления по формуле зависит только от точности измерешя полной энергии, вносимой в поглотитель пучком заряженных частиц. Длительность возникающего импульса давлений зависит от пробега заряженных частиц в рабочей среде. Выбирая соответствующий поглотитель и энергию налетающих заряженных частиц, можно получить частоты основной гармоники акустического импульса порядка сотен мегагерц, что является существенным преимуществом по сравнению с ранее извес- ными способами.На чертеже изображена схема устройства для динамической тарировки пъезоэлектрических датчиков давлений.Устройство состоит из источника 1 питания, генератора 2 наносекундных импульсов с регулируемой плотностью потока заряженных частиц и пусковым устройством, коллиматора-монитора 3 с емкостью, гальванометра 4, рабочей среды 5, тарируемого пьезоэлектрического датчика б давлений, фиксирующего приспособления 7, дифференцирующего сопротивления (10 - 20) Ом 8, осциллографа 9 и синхронизирующего устройства 10. Для исключения влияния электромагнитных помех на электрический сигнал тарируемого датчика в устройство между рабочей средой и пьезопреобразователем может быть включена акусгическая задержка.Устройство работает следуюцим образом. Генератор 2 нянс)сскснлц 1 х цмп 5 льсовзяр 5 ж 210 т От ИГ0Икд 1 ц Гс ц и 5 И,)с 111 сс- каО Иус 1 совыз ,."11 с).с ГБО)1, 1 )1 ц,51 ьс з яр 51.жени 1 х часпц, црс)хо;5 через коллцмдтормоцитцтор 3, цоцдлает в рдбоц,ю срсл. 5, Глс 1 д с 1 ь э ц с ри. д р я; ", с н н ь х2 с т ц ц и р с- ООР сЗУЮТС 51 В ЦМГ1 С .12 ВЛ СЦ ЦЦ 1, КСЛОР Ь Й приходи г цд узспзитсгьньй элс:сцтари- руСМОО ИЬСЗОЭ.СКрцСсКОГО,ятИК 2 ЛЗВ- с 11,.1. Пьс.зс)з.,с. г 1,ссс)рд,зз с 1 со В электри:Сский сцч 1 ал, кО орый лцффсрсцицрустся ца сопротивлении 8, а здтс., регистрируется ца экране оснллографа 9. Осциллограф с)гнхроцизова с зяпуско; генератора устройств 10. Зятем ИО Величине, внесенной в рабочую среду суммарной ьч сргии иу ка заря;кецных;астцп, замсрясмой 1) процсссс тарцровк 1 гальвяцомстром 4, находят тарировочнос,явление, ко- -0 торос приводят в соответствие с цаиряжс 11 С) С 1 Гцс 1512Д Р 11,)",С)ОГО 1 Ь.:СЭГ С КТРИ - чсского дят и 1 ка давлений.,"авлсние и энерГЦ 51 Ц 2 ХОЛ 51 С 51 В ГР 5."011 З 2 ВИСИМОСТИ.,1 лительность возникающего импульса -5 Лавлснцй, а следовательно, и цас 1 ота осцовНОй ГаРМОЦЦК ИГПсгЬСС ЗЯВЦС 5 П С)г ЦРООЕ- га заряженных часиц Я в рабочей среде, имеющей. толпшу срдвццмуО с Я пли больцс.З 0 Вьбиран соответствующий поглопггель(ТВСРЛОС 1 СЛО ЦЛ 11;Кц;КОСТ 1) ИЛЦ РСГ,1 ИРУ 51 ЭНС)ИК) сдстци 10 ЖЦО ЦдзСЦ 5 ГЬ 1 ЦСгЬЦОСЬ Т Я Р И Р 01)С НОГО Ц З Ц ГЦС с 1; с 1)Л Сц И И;О цясгог ц,)р 51.кс сотен зс )Гери. 101 цосп тари,)Овси Оцрсл лтси линь 10 цОсдк) цзз 1 С- рсцця цо.цой эцсргцц, вносимой пучком заря)ксццых часпи за импульс в рабочую среду и нс зависит от стябиг).ности работы наносекундного ускорителя. ОтсутсВуО Искаже :1 я электрического сигнала датчика, вызвдцныс гзоздсйствисм волны на сго корпус.Возрастает ц скорость тарировки датчика, тдк кдк нет нсобхолц)дости замены Тех или иных составляюцих устройспза. Сущс спзующцс наносекундные ускорители электронов позволяют работать с заланноц час.тотой следования импульсов пучков заряженных частиц, а плопость потока элекгроцов регулируется простым перемещением 50 мицсц с)1 диода ускорителя или длительное гью импульса ока 1 дстиц.с ор 1., я цзоорстсцця1. С.цособ линями Сской тарировки пьезоэлектрических лат сиков давления путем возс)ужлсния акустической волны в рабочей 60 срслс, передающей давление на чувствительный элсмси цьсзоддт ика, регистрации его )ых)диого сигнала и сопоставления его с расчетными параметрами давления рабочей среды, отличающийся тем, что, с 65 целью расширсни 51 частотного диапазона и854132 Составитель О, СафоновТекред А, Камышникова Корректор Е. Хмелева Редактор М. Ленина Заказ 1179/8 Изд. ЪЪ ."05 Тираж 883 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5Типография, пр. Сапунова, 2 повышения точности тарировки, акустическую волну в рабочей среде возбуждают пучком заряженных частиц.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее источник импулыса энергии, заполненную рабочей средой камеру для установки тарируемого датчика с регистрирующей аппаратурой, о т л и ч а юще ес я тем, что в нем в качестве источника импульса энергии использован ускоритель заряженных частиц.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Лвторское свидетельство СССР М 169840, кл. Ст 011. 27/00, 1964,2. Окунь И, 3. Исследования волн сжатия, возникающих при импульсном разряде в воде. ЖТФ, т. 41, в. 2, с. 292, 1971 (прототип).