Устройство для калибровки датчиков импульсного давления

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для калибровки датчиков импульсного давления, содержащее ударную трубку, отличающееся тем, что ударная трубка содержит телескопическую насадку, на выходном торце которой закрепляется калибруемый датчик импульсного давления, а на глухом торце ударной трубки помещена таблетка из поглощающего лазерное излучение материала, оптически связанная посредством окна в боковой поверхности ударной трубки и фокусирующей линзы с импульсно-периодическим источником лазерного излучения,причем длина ударной трубки не менее десяти диаметров трубки, а ее диаметр соизмерим с диаметром пятна облучения на поверхности таблетки.(56) Ударные трубы Сборник статей. - М. Издательство иностранной литературы, 1962. С. 365-373.1339425 1, 1987.838476, 1979.1485055 1, 1989.759878, 1978.684355, 1977.5488853 , 1996.4081988 , 1978. 6749 1 Данное изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения импульсных давлений, и может быть использовано при экспериментальных исследованиях в газодинамике, физике плазмы, лазерной физике, в различных областях техники при измерениях импульсных давлений. Известно устройство для калибровки датчиков импульсного давления (Федяков ,Колтаков В.К., Богдатьев Е.Е. Измерение переменных давлений. - . Издательство стандартов, 1982. - С. 215),состоящее из взрывной камеры, заряда взрывчатого вещества, помещенного внутри нее и расположенных на стенке камеры калибруемого и образцового датчиков импульсного давления. Калибровка осуществляется воздействием на чувствительный элемент датчика ударной волны, создаваемой при взрыве небольшого заряда взрывчатого вещества или электрическом взрыве проволочки. Недостатком данного устройства является сложность проведения взрывных работ сферическая форма воздействующей ударной волны, искажающей результаты калибровки невозможность получения серии импульсов давления для определения динамических характеристик датчика. Наиболее близким по сущности к заявляемому устройству является описанное в статье Уиллморт У. Ударные трубы Сборник. Под ред. Рахматулина - ., 1962- С. 364373 устройство для калибровки датчиков импульсного давления, содержащее ударную трубку, состоящую из двух камер - высокого давления и разрежения, разделенных мембраной, двух датчиков импульсного давления для измерения скорости ударной волны,расположенных на стенке трубы вдоль ее оси, и калибруемого датчика, размещенного на выходном торце ударной трубы. Недостатком данного устройства является сложность и громоздкость устройства, невозможность получения серии импульсов давления для определения динамических характеристик калибруемого датчика, что снижает точность калибровки. Задачей данного изобретения является создание устройства для калибровки датчиков импульсного давления, простого по конструкции и в работе, обеспечивающего воздействие на чувствительный элемент датчика плоских ударных волн с плавно регулируемой амплитудой, в том числе серии ударных волн с регулируемым периодом следования, что обеспечит повышение точности калибровки, расширение области применения датчика. Для выполнения поставленной задачи предложено устройство, содержащее ударную трубку с телескопической насадкой с помещенным в выходном ее торце калибруемым датчиком импульсного давления, на втором глухом торце ударной трубки помещена мишень в виде таблетки из поглощающего лазерное излучение материала, оптически связанная посредством окна в боковой поверхности ударной трубки и фокусирующей линзы с импульсно-периодическим лазерным источником излучения. Новым, по мнению автора, является то, что ударная трубка содержит телескопическую насадку, на выходном торце которой закрепляется калибруемый датчик импульсного давления, а на глухом торце ударной трубки помещена таблетка из поглощающего лазерное излучение материала, оптически связанная посредством окна в боковой поверхности ударной трубки и фокусирующей линзы с импульсно-периодическим источником лазерного излучения, причем длина ударной трубки не менее десяти диаметров трубки, а ее диаметр соизмерим с диаметром пятна облучения на поверхности таблетки. Сущность изобретения поясняется чертежом, изображенным на фигуре, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства. Устройство содержит ударную трубку 1 с телескопической насадкой 2, на выходном торце которой закреплен калибруемый датчик 3, таблетку поглощающего лазерное излучение материала 4, оптически связанную окном 5 и фокусирующей линзой 6 с импульснопериодическим лазером 7. Устройство работает следующим образом. Импульсно-периодическое излучение лазера 7 с заданной амплитудой и длительностью импульсов, их количеством и периодом сле 2 6749 1 дования с помощью линзы 6 фокусируется через окно 5 на поверхность таблетки 4. Движение переднего фронта, возникающего у поверхности таблетки плазменного образования, генерирует в находящемся в ударной трубке газе (воздухе) ударную волну. Форма ударной волны определяется размерами пятна облучения на поверхности таблетки 4 и длительностью импульсов лазерного излучения. Даже при значительных отклонениях формы ударной волны от плоской при ее распространении в трубке, диаметр которой порядка диаметра пятна облучения, на расстоянии большем примерно десяти диаметров трубки форма ударной волны становится близкой к плоской. Проведены эксперименты и калибровка датчиков при длительности импульсов 30 нс, пятне облучения 0,5-2 мм,диаметре ударной трубки 3-5 мм, ее длине 30-50 мм. Диаметр чувствительного элемента калибруемого пьезодатчика составлял 2-5 мм. Получены плоские ударные волны с плавно перестраиваемой скоростью 0,3-2 км/с и давлением в отраженных волнах до 3-7 МПа при энергиях в импульсе лазерного излучения 0,2-2 Дж. В импульсно-периодическом режиме возможно получение ударных волн следующих с частотой до 50 кГц. Измерение скорости ударных волн производится времяпролетным методом, перемещением датчика на телескопической насадке. Благодаря хорошей стабильности временных и энергетических параметров лазера точность определения скорости ударной волны и амплитуды давления в отраженной волне составляет 2 . Таким образом, предлагаемое устройство для калибровки датчиков импульсного давления позволяет определить динамические характеристики датчика, повысить точность калибровки при одновременном упрощении устройства и процедуры калибровки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3