[發明專利]電容式壓力測試儀

有效

• 申請號: 201210016296.7
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102539049A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李新娥;馬鐵華;張瑜;沈大偉;張紅艷;裴東興;尤文斌;王亞軍
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01L5/14
• 分類號: G01L5/14
• 代理公司: 北京太兆天元知識產權代理有限責任公司 11108
• 代理人: 傅權;符麗霞

一.技術領域

本發明公開的電容式壓力測試儀屬電子測試儀器技術領域，具體涉及的是一種具有微小體積、高可靠性能、高測量精度等特點的全光充電、光控制、光纖通信的防爆本質安全型免拆放入的電容式電子壓力測試儀。

二.背景技術

電容式電子壓力測試儀是適用燃爆場內壓力(如電熱化學炮膛內壓力、彈底壓力、火炮膛內壓力、油井射空壓力等)測試的測試儀器，適用于火藥燃燒區域內具有高溫、高壓的特殊環境下進行瞬態壓力測試環境。針對其使用環境的特殊性，要求這種電容式電子壓力測試儀必須具備如下性能與功能：1.燃爆區內火炸藥燃爆顆粒與高溫會直接作用于測試儀，這就要求測試儀能承受燃爆場內高壓及伴隨高壓出現的瞬時高溫的作用，因此對電容式電子壓力測試儀的環境適應性要求很高。2.測試儀需要和彈藥一起保高、低溫，保溫后直接放入炮膛射擊測試膛壓，因此，對電容式電子壓力測試儀的高低溫性能要求很高。3.由于測試儀往往需要預先內置于火炸藥中，這對電容式電子壓力測試儀的體積有嚴格的限制，就火炮膛壓測試來說，根據“火炮內彈道測試方法”國家軍用標準，電子測壓器體積必須小于藥室容積的2.0％，對于中口徑火炮，這個要求是很苛刻的。4.電容式電子壓力測試儀在測試場內壓力時要能夠承受火藥氣體擾動時所造成的沖擊。5.多臺電容式壓力測試儀同時進行測試時，測試的時標或時基要統一。總之，燃爆場內的測試環境都極端惡劣，不僅要求電容式電子壓力測試儀耐高溫、抗高沖擊振動、適應高低溫環境，同時要求電容式電子壓力測試儀具有微小體積、低功耗、高可靠性、高精度的特點。

目前，就國內的內置式電子壓力測試儀與國外同種類壓力測試儀器比較而言，測量壓力達到800MPa的體積大多都在二十多立方厘米，例如：HPI公司600MPa的內置式電子壓力測試儀，該測試儀體積為22cm³，而國內產品體積也達22cm³左右，去年HPI公司推出9cm³內置式電子壓力測試儀，但其測量范圍為0～150MPa，僅適用于迫擊炮的壓力測量。這遠不能滿足內置式電子壓力測試儀微型化大壓力的要求。此外，目前由于電子壓力測試儀所使用的壓力傳感器價格十分昂貴，造成了電子壓力測試儀的成本難以降低。對于取代已經使用百年的銅柱(銅球)電子壓力測試儀來說，這是當前限制電子電容式壓力測試儀推廣應用的主要瓶頸。我國是世界上第一個已經開始推廣使用電子壓力測試儀的國家，降低電子壓力測試儀的價格將使電子壓力測試儀能夠全面推廣使用，這對于我國的國防建設將有重要意義。

三.發明內容

本發明的目的是：向社會提供這種電容式壓力測量儀，該測量儀解決了燃爆場內壓力測試儀的體積大、同時測量不同點壓力時的時基統一問題，能夠測量壓力范圍在800MPa以內的各種燃爆場內壓力，例如石油井下射孔壓力、火炮膛壓、彈底壓力、電熱化學炮膛壓等。

本發明的技術方案是這樣的：這種電容式壓力測試儀，是免拆的微小型放入式電容法電子壓力測試儀，技術特點在于：采用帶圓角的筒形金屬殼體外筒作電容器的動極板、三段式內筒與動極板外筒同軸線配合設置于外筒中，選內筒的中段作電容器的定極板，定極板中設置該電容器的測量電路，三段式內筒的前段中設置有光充電電源，三段式內筒的后段中設置有同步觸發的光纖導線，光纖導線的一端聯接并控制該電容器測量電路的光控開關、光纖導線的另一端設置在該電容器殼體外。所述的電容式壓力測試儀以一個測試電容為主構成，設計結構獨特，具有許多優點。

根據以上所述的電容式壓力測試儀，技術特點還有：所述帶圓角的筒形金屬殼體選用具有高強度良好彈性的馬氏體實效鋼金屬材料制做，所述的內筒選用的金屬材料為紫銅。采用的金屬殼外筒能有效屏蔽外部電磁波。

根據以上所述的電容式壓力測試儀，技術特點還有：所述的內筒的前段中設置的光充電電源為激光充電電源--硅光電池，內筒前段的前端面開設充電光窗口，在光窗口與硅光電池之間設置有光學膠固定的散射塑片，在光窗口外設置保護光窗的無孔螺堵，這些設置能防止充電時光電池被燒毀，這樣保證了光電池的安全、可靠地有效供電。

根據以上所述的電容式壓力測試儀，技術特點還有：所述的同步觸發的光纖導線是多臺電容式壓力測試儀實現光控同步啟動、光纖同步觸發、光纖高速傳輸、測試時基統一所采用的光纖導線，該光纖導線穿過內筒后段末端面上的帶孔螺堵設置在該電容器殼體外。所述采用的光纖導線信號傳遞時間遠小于燃壓傳遞時間，實現光控同步啟動、光纖同步觸發、光纖高速傳輸、測試時基統一，使多臺電容式壓力測試儀同步測試精度高。