УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности к устройствам для градуировки и испытаний датчиков давления.
Градуировка датчиков давления проводится с целью установления зависимости выходного сигнала от воздействующего на него давления.
Для этого применяют градуировочные устройства, дающие возможность создавать скачки давления требуемой амплитуды.
Существует достаточно большое количество устройств для градуировки датчиков давления, действие которых основано на различных физических принципах (Садовский М.А. Геофизика и физика взрыва. - М.: Наука, 1999, с.9-26).
Известно устройство для калибровки датчиков давления путем воздействия скачка давления, возникающего в момент открытия золотникового устройства, соединяющего между собой две камеры, одна из которых больше другой и имеет отличное давление от первой (а.с. СССР №158125). Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет калибровать только низкочастотные датчики.
Также известны устройства для калибровки датчиков давления (а.с. СССР №169840, а.с. СССР №972288), содержащие падающий груз, размещенный в вертикальном рабочем цилиндре, заполненном жидкостью. Однако эти устройства не обеспечивают высокой точности градуировки.
5
Известно устройство, реализующее способ динамической градуировки датчиков давления (а.с. СССР №1144013) путем воздействия на датчик гидростатического давления столба жидкости с последующим скачкообразным изменением давления за счет свободного падения столба жидкости. Однако данное устройство не позволяет получить больших скачков давления. Так, для получения скачка давления амплитудой ~10 Па необходимо иметь столб жидкости высотой 10 м, что на практике выполнить достаточно сложно.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство, реализующее способ динамической градуировки датчиков давления путем воздействия на датчик гидростатическим давлением столба жидкости с последующим скачкообразным изменением давления, получаемым за счет свободного падения сосуда с жидкостью (а.с. СССР №638859). Необходимо отметить, что основной недостаток предыдущего аналога присущ и данному устройству, т.е. оно не позволяет получить больших скачков давления.
Устранить указанный недостаток призвана заявляемая полезная модель.
Целью разработки полезной модели является расширение рабочего диапазона устройства в область более высоких давлений.
Поставленная цель достигается тем, что сосуд снабжают ограничивающими упорами, предназначенными для торможения его в момент соприкосновения с подстилающей поверхностью, и сменными амортизирующими прокладками.
Принцип действия данного устройства заключается в том, что датчик давления помещают в вертикальный сосуд, подвешенный на опоре, и нагружают, заливая водой на необходимую глубину. Начальное погружение датчика давления в воду определяет величину амплитуды эталонного давления.
Скачкообразное изменение давления получают резким устранением подвеса сосуда с жидкостью. В результате чего сосуд, вместе с помещенным в него датчиком давления, под действием силы тяжести начинает двигаться с ускорением свободного падения, что приводит к скачкообразному уменьшению давления на стенки сосуда и датчик (первый импульс).
Второй импульс - большой амплитуды, возникает в момент соударения ограничивающих упоров свободно падающего сосуда с подстилающей поверхностью.
1
2
Типичная осциллограмма сигналов, получаемых с помощью предлагаемого устройства, приведена на рисунке фиг.1. На осциллограмме отображены амплитудные значения сигналов, полученных от датчика давления, возникающих в фазе разгрузки U (эталонный импульс) и в фазе сжатия U (при падении на опоры).
Амплитуда давления в фазе сжатия определяется по формуле:
,
1
где P - амплитуда давления в фазе разгрузки, равная гидростатическому давлению столба жидкости.
Схема устройства представлена на рисунке фиг.2. Основой градуировочного устройства является стойка 1 с электрозамком 2, удерживающим измерительный объем 3 в свободно подвешенном состоянии и освобождающим его в нужный момент.
Измерительный объем 3 представляет собой цилиндрический сосуд (например, отрезок трубы), снабженный ограничительными упорами 6 и залитый водой до уровня, соответствующего заданному эталонному давлению. В нижнюю часть измерительного объема завернута заглушка 4 с установленным в нее датчиком давления 5, выводы которого герметично выведены наружу. Движение измерительного объема при падении ограничено упорами 6 и амортизирующими прокладками 7, служащими для получения заданного давления калибровки.
Меняя жесткость амортизирующих прокладок можно изменять силу удара рабочего сосуда, и, следовательно, величину воздействующего на датчик давления при неизменном уровне скачка давления разгрузки в момент падения.
8
Практическая проверка устройства осуществлена в лабораторных условиях и позволила провести градуировку датчиков давления с верхней границей рабочего диапазона 10 Па, используя камеру с высотой жидкости 1,2 м.