4. Измерение и обработка.

Во время измерений через датчик пропускается импульс постоянного тока и с помощью осциллографа регистрируется возникающее на нем падение напряжения. Для улучшения отношения сигнала к электрическим шумам и исключения перегрева датчика используются импульсные источники тока силой 70-80 А и длительностью ~ 100 мкс [8]. Датчик включается в мост сопротивлений (рис. 2), чтобы исключить постоянную составляющую сигнала, определяемую начальным сопротивлением датчика R₀ , и тем самым повысить точность измерений. Двухточечная схема включения применяется для относительно высокоомных (5-50 Ом) датчиков.

Рис.2. Мостовая схема регистрации профилей давления: R –датчик; R_L – сопротивление соединенных проводов; ВП –регистрирующий прибор (осциллограф)

6

В ряде случаев целесообразно использовать датчики с начальным сопротивлением на уровне десятых-сотых долей Ома. Такие датчики обладают, в частности, тем преимуществом, что их показания менее чувствительны к шунтирующему влиянию электропроводности окружающей среды. Низкоомные датчики включаются в потенциометрическую измерительную цепь по четырехточечной схеме (рис. 3)

Рис. 3. Потенциометрическая схема для регистрации профилей давления

Из-за разрушающего действия ударных волн невозможно прокалибровать каждый используемый датчик. По этой причине для определения давления используется единая зависимость относительного изменения электросопротивления ∆ R/R₀ от давления Р ( напряжения) ударного сжатия, общая для всех датчиков из манганина данной марки. Калибровочная зависимость строится по результатам опытов с размещением датчиков в эталонных материалах с хорошо известной сжимаемостью. В сборках возбуждаются плоские ударные волны, кинематические параметры которых определяются независимыми способами. С помощью электромагнитного метода, либо лазерного интерферометра определяют скорость свободной поверхности W, либо массовую скорость u и далее, используя законы сохранения, определяют действующее давление. При одинаковых материалах ударника и образца в плоском случае имеют место следующие зависимости:

u = 1/2W; P - P₀ = ρ₀Du,

где P₀, ρ₀ - начальные давление (обычно равное 1 кг/см² и принимаемое равным нулю) и плотность; D – волновая скорость в материале при давлении Р; W- скорость соударения. Кроме того для тарировки могут использоваться физические явления, происходящие при известном давлении, например, фазовый переход NaCl [7].

7

5. Назначение и область применения методики.

“Методика выполнения измерений параметров ударных волн” МУВ – ММД , аттестованная ИФВ РФЯЦ-ВНИИЭФ применяется при проведении исследований физико-механических свойств конструкционных материалов.

Объектом измерений являются параметры механического напряжения, возникающего в устройствах и сборках при их ударно-волновом нагружении и распространяющегося по материалу от точки входа в виде волны. В зависимости от задач исследования манганиновый датчик располагается либо внутри исследуемого материала, либо на границе исследуемый материал – подложка из различных материалов.

Измеряемыми параметрами стационарной волны механического напряжения являются:

• амплитудное значение механического напряжения ударной волны;

• длительность ударной волны;

• скорость распространения ударной волны.

Диапазоны измерений:

• амплитуда, ГПа (кгс/см²) ……………………… 1…70 (110⁴ … 710⁵);

• длительность по уровню 0,1, мкс ………………………………. 0,5...30;

• скорость распространения, м/с ………………………… 1 000…11 000.

Характеристики погрешности измерений:

Суммарная относительная погрешность измерения параметров не должна превышать при доверительной вероятности Р = 0,95:

5 % - при измерении амплитуды волны;

1 % - при измерении длительности волны;

5 % - при измерении скорости распространения волны.

Условия измерений:

- температура окр среды для первичного изм. преобразователя (ПИП), ^оС .. (-25…+50);

- температура окружающей среды для аппаратуры, ^оС …………….. …………... (10 ... 35);

- относительная влажность окружающей среды для ПИП не более % …………………. 95;

- отн. влажность окр. среды для измерительной аппаратуры при T= 20 ^оС, не более % ..80;

- давление окружающей среды, мм рт.ст. ………………………………………... (630….800);

- напряжение питающей сети, В ………………………………………………. (220 + 22 - 33);

- частота питающей сети, Гц …………………………………………………….. (50  1) [11].

8