Датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения высокого давления в жидкостях и в газах. Целью.изобретения является повышение точности. Это достигается тем, что в датчике давления чувствительный элементвыполнен из двух слоев 2 и 3. слой 2 - оптический кристалл, полоса люминесценции которого зависит от'давления, слой 3 - прозрачное упругое вещество. Луч лазера, вызывающий люминесценцию, фокусируется в центре оптического кристалла 2, свечение люминесценции выводится через прозрачный слой 3, конический канал в корпусе 1 и линзу 4. Акустическая волна, созданная импульсом давления, проходит слой 2 и слой 3 и отражается от свободной поверхности слоя 3, для уменьшения влияния отраженной волны увеличена общая толщина l+h слоев 2 и 3, а для увеличения светового потока люминесцентного излучения в корпусе 1 выполнен конический канал и установлена линза. 1 ил.слс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 1 23/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-Ь („р

О, 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632583/10 (22) 05.01.89 (46) 23.02.92, Бюл, N. 7 (71) Институт теоретической и прикладной механики СО АН СССР (72) В.П;Фомичев (53) 53-1.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1638581, кл. G 01 1 23/06, 1988. (54) ДАТ Ч И К ДА ВЛ Е Н И Я .(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения высокого давления в жидкостях и в газах. Целью изобретения является повышение точности. Это достигается тем, что в датчике давления чувствительный элемент

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании систем для измерения давления в жидкостях и газах, Целью изобретения является повышение точности измерения давления.

На чертеже дана конструктивная схема датчика, Он содержит корпус 1,закрепленный в нем оптический двухслойный кристалл с люминесцирующим веществом 2, воспринимающим нагрузку, создаваемую давлением, и прозрачным 3, контактирующим непосредственно с отверстием канала в корпусе 1. В конце конического канала, удаленного от кристалла, установлена фокусирующая линза 4, Угол конусности канала зависит от диаметра и фокусного расстояния линзы и.. Ы 1714397 А1 выполнен из двух слоев 2 и 3, слой 2— оптический кристалл, полоса люминесценции которого зависит от давления, слой 3— прозрачное упругое вещество. Луч лазера, вызывающий люминесценцию, фокусируется в центре оптического кристалла 2, свечение люминесценции выводится через поозоачный слой 3, конический канал в корпусе 1 и линзу 4. Акустическая волна, созданная импульсом давления, проходит слой 2 и слой 3 и отражается от свободной поверхности слоя 3, для уменьшения влияния отраженной волны увеличена общая толщина I+h слоев 2 и 3, а для увеличения светового потока люминесцентного излучения в корпусе 1 выполнен конический канал и установлена линза. 1 ил.

D связан с ними соотношением tg — = —, где

2 2F

D u F — диаметр и фокусное расстояние линзы 4; а угол конусности канала, Размеры слоев 2 и 3 кристалла и соответственно I u h — толщина слоев взаимосвязаны с наименьшим диаметром d канала и определяется соотношением

h + I/2 F

d D

Датчик давления работает следующим образом.

Давление действует непосредственно на люминесцирующее вещество 2 и вызывает сдвиг полосы люминесценции в его секторе. Свет от люминесцирующего вещества

2 проходит через слой прозрачного вещест1714397 ва 3, конический канал в корпус о усе 1 и линзу шения точности измерения и повышения отношения сигнал-шум излучение лазера, 4 на регистратор.

Наличие конусного канала в к ала в корпусе 1 возбуждающего люминесценцию, подается датчика и свободной поверхности к и б р ности кристал- в датчик корпуса 1 через линзу 4 или объекла 3, примыкающей к меньшему еньшему отверстию 5 тив так, что параллельный луч лазера фокуканала, приводит к отражению части к ючастиакусти- сируется в центре кристалла 2. Из этого же ческой волны от этои сво одн бодной поверхно- места люминесцентное излучение через сти, что ухудшает частотные х е характеристики линзу 4(объектив) выводится из датчика кордатчика. Величина этого отриц отрицательного эф- пуса 1 в виде луча, близкого к параллельнофекта уменьшается с уменьшением отноше- 10 му. ния бг д, где — ширина к и д — рина кристалла. B В случае, если в качестве кристалла выреальных конструкциях это отнош о отношение бран рубин, а корпус выполнен из стали, то трудно сделать меньше, . то ы

0 1. Ч б ослабить предлагаемый датчик позволяет измерить влияние отраженной волны на точность . а точность из- давление в жидких и газообразных средах в мерения, можно отдалить центр кристалла 15 диапазоне от 200 до 100000 атм.

2 от отверстия канала. Для этой цели чувст- Ф о р м у л а и з о р е т е н и я вительный элемент выполнен д у олнен двухслойным, 1. Датчик давления, содержащий коркак показано на чертеже, имеющим сл еющим слой с пус, в котором установлен чувствительный . люминесцирующим веществом и и ом 2 и прозрач- элемент, выполненный в виде цилиндра из ный слой 3. Влияние отраженной волны ос- 20 люминесцирующего кристалла, частота люлабляется обратно пропорциональ р ио нал ь но минесценции которого зависит от давления, квадрату расстояния от отверстия, ерстия, Для и фокусирующую линзу, установленную в уменьшения меньшения влияния отраженной раженной волны в корпусе соосно с чувствительным элементом, отл ича ю щ и йс ятем, что, с целью

100 раз достаточно выполнить условие

h+ Р2, h +1/2 25 повышения точности измерения, в нем корd пус выполнен из непрозрачного материала

1 с коническим каналом, который сопряжен

2 своим меньшим сечением с чувствительным

Если чувствительныи элемент в емент квадрат- элементом, а своим большим сечением — с и ro h 2,51. 30 фркусирующей линзой, причем угол конусного сечения, то Ь

С р ия для вывода излу- ности а канала выбран из соо тношения

Смещение отверстия для ь чения люминесценции от центра кристалла 0

à a0

2 на толщину прозрачного слоя 3 уменьшает 2 2F апертуру выходного луча в плоскости от оскости отвер- где D u F — диаметр и фокусное расстояние стия, поэтому для сохранения светосилы 35 фокусирующей линзы. датчика расстояние отверстия отверстия от центра 2, Датчик давления по и. 1, о т л и ч à юкристалла определяется соотношением шийся тем, что в него введен цилиндр, выполненный из прозрачного материала с

h+ — I

2 F диаметром, равным диаметру чувствительC — е

40 ного элемента, устанрвленный между чувстДатчик давления позволяет проводить вительным элементом и меньшим сечением измерения с использованием лазера для конического канала, при этом высота и цивозбуждения люминесценции и спектраль- линдра выбрана из соотношения ного оптического прибора для расшифровки

11 < — d — —; изменения частоты люминесценции под 45 0 2 влиянием измеряемого давления; л ения; Для улуч-. где d и1 — диаметр и высота чувствительного элемента.

1714397

50.

Составитель А.Зосимов

РеДактор Е.Полионова Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 684 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4l5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101