Пьезоэлектрический датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и уменьшить габариты устройства. Волновод 3 датчика выполнен в виде металлической трубки, заполненной твердой звукопоглощающей средой 5. Внещний диаметр трубки не превышает диаметра пьезоэлемента 2. Импульсное силовое воздействие со стороны плазмы формирует на торце воспринимающего акустического стержня 1 плоскую упругую волну сжатия. Возникающие на обкладках пьезоэлемента 2 электрические заряды поступают через волновод 3 и электрический разъем 7 на регистрирующу1. аппаратуру. Волновод 3 выполняет также функцию демпфера, поглощая поверхностную и плоскую упругую волны благодаря заполняющей его среде. Волновод размещен в цилиндрическом герметичном полом экране 4, заполненном той же средой 5. 1 ил. САЗ ГчЭ СО 00 00

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д 4 G 01 1 9/08, 23 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕН

ННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3821744/24-10 (22) 03.10.84 (46) 15.07.87. Бюл. № 26 (72) Е. В. Калачников (53) 531.787 (088.8) () втор

56) А ское свидетельство СССР № 723416, кл. G 01 1 23/10, 29. .11.78.

Богомаз А. А. Мощные генераторы низплазмы и методы иссле1979 дования их параметров. Л.: Наука, (54) П ЬЕЗ ОЭЛЕКТРИЧЕСКИЛ ДАТЧИК

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительи позволяет повысить точность ной технике и уменьшить габариты устроиства. и ум и е металличесвод 3 датчика выполнен в в д

„„SU„„1323880 т бки, заполненнои тверд " ой зв копокои тру ки, В ешний диаметр глощающей р с едои о. н а п ьезоэлет ки не о превышает диаметра п ь

2. Им пчльсное силовое воздейс

" твие торце со стороны плазмы формиру акустического стержня воспринимающего аку волн сжатия. озниВ

1 плоскую упрчгую во у

2 элекобкладках пьезоэлемента элеккающие на о к ез волноза яды поступают чер трические з м 7 на егист3 выпоч3 электрический разъем и ющу аппаратуру. Волновод няет также ункцию п г ю волны рхностную и плоскую упругую поверхно ей его с еде. Волноблагодаря заполняющеи его с ском re метичвод азм р змещен в цилиндриче ном полом экране 4 заполненном той же средой 5. 1 ил.

1323880

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике плазменного эксперимента, и предназначено для измерения импульсного давления в плотной плазме.

Цел ью и зоб рете ни я я ил яетс я иовы шеи не точности и уменьшение габаритов.

На чертеже изображен предлагаемый датчик.

Датчик содержит последовательно соединенные и акустически согласованные воспринимающий акустический стержень 1 из диэлектрика, п ьезоэлемент 2 и волновод, выполненный в виде металлической трубки 3.

Волновод заключен в установленный коаксиально ему цилиндрический полый герметичный экран 4. Внутренние полости экрана и трубки заполнены твердой звукопоглощающей непроводящей средой 5. Датчик установлен на диэлектрическом наконечнике 6, который ввинчивается в полость с исследуемой средой. Для передачи выходного сигнала п ьезоэлемента на регистрирующую аппаратуру используется электрический разъем 7.

Внешний диаметр трубки»е должен превышать диаметра пьезоэлемента, ее внутренний диаметр d может быть выбран из сеговия

У с1(1,22rl, а длина трубки — из соотношения — -- -- р- — ф

30.

55 где P — длина волны регистрируемого акустического сигнала, см; сА — коэффициент поглощения звука в звукопоглощающей среде, Нп/см;

С вЂ” скорость звука в металлической трубке, M/ñ;

«t.-максимальнан длительность исследуемого процесса, с.

Параметры Л и предварительно замеряются для данного объекта измерения.

Материалы составляющих акустического тракта датчика подбираются экспериментально для обеспечения его акустического согласования.

В частности, воспринимающий акустический стержень 1 может быть выполнен из ультрафарфора марки Уф — 46 или кварцевого стекла, пьезоэлемент 2 — из пъезоке рамики марок ЦТС вЂ” 23, ТБ — 1 (титанат бария) или ТБК вЂ” -3 (титанат бария кальция), а металлическая трубка 3 — из титана, инвара или стали. В качестве твердой звукопоглощающей непроводящей среды

5 может быть использован гетерогенный состав, состоящий из связующей смолы «Декалит» или смолы марки T-— - 111, смолы полиамида марки Л--20 и наполнитсля TiO при соотношении весовых частей от I:0,2:2 до 1:0,2:8. Помимо этого, в качестве звукопоглотителя можно использовать переклаз или парателлурит.

Материал и длина воспринимающего акустического стержня I выбирается из соображений максимального повышения его собственной частоты. Кроме этого, он должен осугцествлять тепловую защиту пьезоэлемента.

Коаксиальный экран 4 выполняется металлическим с целью предохранения пьезоэлемента и волновода от воздействия заряда плазмы и электромагнитного поля

Дат ик работает следующим образом, Г!осле импульсного силового воздействия, со стороны пл азм ы, обусловлен ного, на п ри:ь мер, газокинематическим и магнитным давлением в ней, на торце воспринимающего акустического стержня I формируется плоская упругая волна сжатия.

После прохождения плоской упругой волны через пьезоэлемент 2 на его обкладках возникает заряд соответствующей полярности, который снимается через металлическук трубку 3, электрический разъем

7 и подается на регистрирующую аппаратуру.

Далее упругая волна пробегает по волноводу, выполняющему функции демпфера. и затухает, не возврагцаясь на пъезоэлемент. Энергия поверхностных волн и плоской волны в канале трубки необратимо переходит в другие виды энергии, в частности. за счет внутреннего трения и теплопроводности путем поглощения поверхностных волн и плоской упругой волны в объеме звукопоглотителя, заполняющего внутренний объем трубки.

Использование изобретения позволяет с большой точностью измерять импульсное давление в плазме с высоким временным разрешением.

Формула изобретения

П ьезоэлектрическнй датчик давления, содержа щий последовательно соединенные и акустически согласованные воспринимаюгций акустический стержень, и ьезоэлемент и волновод, а также цилиндрический полый герметичный экран, закрепленный коаксиально волноводу и заполненныЙ твердой звукопоглощающей непроводящей средой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения габаритов, в нем волновод выполнен в виде металлической трубки, заполненной твердой звукопоглощаюгцей средой, при этом внешний диаметр трубки не превышает диаметра пьезоэле. мента, а длина трубки f удовлетворяет следующему соотношению:!

2Ó < с . где ск, — коэффициент поглощения звука в звукопоглошающей среде, Нп/см;

С вЂ” скорость звука в металлической

r трубке. м/с;

1 — максимальная длительность исследуемого процесса, с.

Составнтель М. Жуков

Редактор Н. Слободяннк Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 2955/45 Тнраа 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретеняй н открытий

I l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Пронзводственно-полнграфнческое предпрнятне, г. Ужгород, ул. Проектная, 4