ДАТЧИК УДАРНЫХ ВОЛН

Полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для регистрации ударных и детонационных волн, в том числе в условиях повышенных температур.
При проведении взрывных работ, как правило, происходит разрушение экспериментальных сборок и установленных на них датчиков. В связи с этим задача увеличения надежности и точности проводимых измерений является актуальной.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является пьезодатчик /Н.Н.Лебедев, И.Ш.Модель, Ф.О.Кузнецов "Регистрация скорости сильных ударных волн пьезоэлектрическими датчиками", ПТЭ, №6, стр.183, 1968 г./, содержащий чувствительный пьезоэлектрический элемент в виде диска с электродами на его торцах, встроенного в металлический корпус датчика. Внутренний электрод пьезоэлемента соединен с токовыводом в виде металлического стержня, расположенного вдоль оси датчика, а наружный - с поверхностью металлического колпачка, соединенного с корпусом датчика.
Недостатком прототипа является наличие в конструкции датчика металлического колпачка, торец которого является инертной прокладкой между пьезоэлементом и контролируемой поверхностью экспериментальной сборки, что приводит к уменьшению надежности и точности выполняемых датчиком измерений.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании безинерционного миниатюрного датчика, работоспособного в условиях действия высоких температур, пригодного для установки в труднодоступных местах экспериментальных сборок.
Технические результаты, полученные при осуществлении полезной модели, заключаются в повышении надежности и точности выполняемых измерений, повышении технологичности конструкции датчика.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в датчике ударных волн, содержащем размещенный в металлическом корпусе пьезоэлемент с электродами, внутренний из которых соединен с токовыводом в виде металлического стержня, расположенного вдоль оси датчика, новым является то, что пьезоэлемент выполнен в виде стакана, на торце и части боковой поверхности которого нанесен наружный электрод, а на поверхности полости пьезоэлемента - внутренний электрод, при этом часть токовывода размещена в полости и выполнена в виде разрезного пружинного контакта для соединения с внутренним электродом.
Причинно-следственная связь между указанной совокупностью признаков и достигаемыми техническими результатами поясняется следующим образом. Электрод, нанесенный на торец и часть боковой поверхности пьезоэлемента, выполненного в форме стакана, соответствует по форме и по исполняемой функции металлическому колпачку прототипа. Это позволяет отказаться в заявляемой конструкции датчика от колпачка и, тем самым, исключить инертную прокладку, снижающую точность и надежность выполняемых датчиком измерений. Выполнение части токовывода в виде разрезного пружинного контакта, обеспечивающего соединение с внутренним электродом пьезоэлемента, позволяет осуществлять указанное соединение без применения пайки и токопроводящего клея, что важно при создании конструкций миниатюрного или высокотемпературного датчика, когда применение клея или припоя становится невозможно. Кроме того, отсутствие электрода на внутреннем торце пьезоэлемента не требует его изоляции от корпуса датчика. В результате перечисленного повышается надежность датчика и технологичность его конструкции.
На фиг.1 представлена конструктивная схема заявляемого датчика, на фиг.2 - пьезоэлемент в разрезе.
Датчик ударных волн содержит размещенный в металлическом корпусе (1) пьезоэлемент (2) в виде стакана, наружный электрод (3) которого нанесен на его торце и части боковой поверхности, а внутренний (4) - на поверхности полости пьезоэлемента (2). Внутренний электрод (4) соединен с токовыводом (5), выполненным в виде металлического стержня, расположенного вдоль оси датчика. Часть токовывода (5) размещена в полости пьезоэлемента (2) и выполнена в виде разрезного пружинного контакта для соединения с внутренним электродом (4). Наружный торец пьезоэлемента (2) является одновременно и торцом датчика, воспринимающим ударную волну, и может выступать за пределы корпуса (1) для обеспечения надежного контакта с поверхностью выполнения измерения. Токовывод (5) используется для подключения датчика к жиле измерительного кабеля (6).
Датчик ударных волн работает следующим образом. Ударная волна входит в пьезоэлемент (2) и сжимает его. Выделившиеся на электродах (3) и (4) пьезоэлемента (2) электрические заряды перетекают по токовыводу (5) и корпусу (1) датчика, соответственно, на жилу и оплетку измерительного кабеля (6) и формируют импульс тока, несущий информацию о времени прихода и амплитуде регистрируемой ударной волны.