Датчик для акустических измерений

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2I) 3255839/18-10 (22) 05.03.81 (46) 23.04.83. Бюл. И 15 (72) А.Н. Иванников, В.В. Исаев, Б.Н. Нюнин и О.С. Тонаканов (71) Московский трижды ордена Ленина, ордейа Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени автомобильный завод им. И.А. Лихачева (53) 62l 395:534.6(088.8) (56) 1. Описание прибора типа 2503.

Каталог фирмы "Брюль и Кьер", Дания, Себорг, изб-во"К. Ларсен и сын", 1981/82.

2. Авторское свидетельство СССР

N 772609, кл. G 10 L 1/00, l980. (54)(57) ДАТЧИК ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащий сферический кор„„SU„„1014154 . A

>5 н 04 в 17/оо;. в о6 в 1/06 пус с устройством подвеса и с встроенными приемниками колебательной ско-. рости корпуса, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения пространственного вектора интенсивности акустического поля в газовых средах, корпус датчика выполнен в виде жесткой тонкостенной сферической оболочки и снабжен четырьмя приемниками звукового давления, мембраны которых расположены в вершинах правильного тетраздра,. вписанного в сферу корпуса, а приемники колебательной скорости установлены на равных расстояниях от центра сферы в трех взаимно ортогональных направлениях по два приемника на каждую

-ось.

10141 4

50 Эффективная работа датчика для акустических измерений обеспечивается реализацией круговой характеристики направленности по звуковому давлению благодаря введению четырех приемников звукового давления и получению дипольИзобретение относится к электромеханическим преобразователям, а именно к устройствам для преобразования звуковых колебаний в электрические.

Известен датчик для измерения механических колебаний, содержащий трехкомпонентный акселерометр, чувствительный к механическим колебаниям в трех взаимно перпендикулярных направлениях (1 ).

Недостатком датчика является отсутствие возможности определения направления распространения колебаний.

Известен также измеритель интенсивности акустического поля в жид" ких средах, содержащий сферическую подвешенную на гибких элементах,пьезокерамическую сферу с установленными внутри нее биморфными пьезоакселерометрами (2 j.

Недостатком известного датчика яв" ляется неприменимость его для газовых сред ввиду малой чувствительности.

Кроме того, датчик может быть использован для измерения интенсивности только стационарного акустического поля в заданном заранее известном направлей4и.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения пространственного вектора интенсивности акустического поля в газовых средах,что позволяет определять направление распространения колебаний в медленно меняющемся 35 акустическом поле.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике для акустических измерений,, содержащем сферический корпус с устройством подвеса и с встроенны- 40 ми приемниками колебательной скорости корпуса, корпус датчика выполнен в виде жесткой тонкостенной сферической оболочки и снабжен четырьмя приемни" ками звукового давления, мембраны ко- 45 торых расположены в вершинах правильного тетраэдра, вписанного в сферу корпуса, а приемники колебательной скорости установлены на равных расстояниях от центра сферы в трех взаимно ортогональных направлениях по два приемника на каждую ось. ной характеристики направленности по колебательной скорости для каждой пространственной координаты, что достигается расположением приемников коле. бательной скорости в трех взаимно ортогональных направлениях по два приемника на каждую ось. Важное зна-, чение имеет также сов1 адение геометрического центра сферы, акустических центров приемника давления и приемника колебательной скорости с центром масс всей конструкции. Последнее обеспечивается путем симметричного расположения мембран приемников звукового давления в вершинах правильного тетраэдра, вписанного в сферу корпуса, и размещением приемников колебательной скорости на равных рас" стояниях от центра сферы.

На фиг.. I ..избражен предложенный датчик, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез; на фиг. 3 - схема пространственного расположения приемников звукового давления относительно осей чувствительности Х, У и 2 и приемников колебательной скорости корпуса датчика.

Датчик для акустических измерений состоит из тонкой сферической оболочки 1, выполненной, например, из ме" таллизированной с внешней стороны для исключения влияния внешних электромагнитных полей жесткой легкой ... пластмассы. На поверхности корпуса расположены мембраны конденсаторных приемников 2 звукового давления (мик- рофонов). Последние установлены гер" метично заподлицо с поверхностью сферического корпуса. С целью исключения фазового набега и обеспечения круговой характеристики направленности микрофоны 2 расположены в вершинах тетраэдра, мысленно вписанного в сферу (фиг. 3). Такое расположение приемников звукового давления обеспечивает также сферическую симметрию относительно падения звуковой волны.

Внутри сферического корпуса в трех

Ф взаимно ортогональных направлениях

Х, У и 2 на равных расстояниях от; центра сферы установлены приемники 3 колебательной скорости (ускорения, смешения) корпуса датчика, по два приемника на каждую ось. Центровка приемников 3 колебательной скорости относительно геометрического центра сферического корпуса осуществляется с помощью куба 4 и установочных винтов 5. Вывод электрических сигналов.3 1014154 4 ,от приемников 2 давления, соединенных и колебательной скорости по коордипараллельно с каждой парой приемни- натным осям, получают электрические ков 3 колебательной скорости, осу- сигналы., пропорциональные проекциям ществляется с помощью,-гибких экрани- вектора интенсивности J на коор-Ф рованных кабелей через отверстия в з динатные оси, Л, J> и f>. Зная прокорпусе сферы. екции вектора интенсивности, опредеДатчик работает следующим образом. ляют путем векторного сложения вели" . При воздействии звуковой волны с чину и направление вектора J e проприемников звукового давления полу- странстве. чают электрический сигнал, пропорцио- >в Выполнение корпуса в виде легкой. нальный акустическому давлению, а с :жесткой тонкостенной сферической оботрех пар расположенных взаимно орто- лочки позволяет уменьшить массу датгонально приемников колебательной чика, т.е. уменьшить его среднюю плотскорости - электрические сигналы, про- ность9оферь, и, таким образом, повы-, порциональные колебательной скорости 1э .;сить чувствительность датчика на кочастиц среды в звуковой волне по трем .лебательной скорости. Использование координатным осям Х, У и 7... В качест- :в качестве приемника звукового дав-. ве приемников, воспринимающих колеба- ления микрофонов позволяет применять ния .корпуса датчика, могут быть ис" предложенный датчик интенсивности s пользованы.любые типы преобраэовате- 26 газовых средах. Одновременное, юзмелей: пьеэоакселерометры., электроди- рение трех проекций +, J,и J> понамические.приемникй колебательной - эволяет определять распространение . скорости или применикн смещения. При акустической энергии в пространстве использовании приемникоа ускорения в каждый момент времени при неизили смещения. следует испольэовать - - вестном направлении распространения ,:интеграторм или ди44@ренцируэщие це" звуковой волны. .почки для получения Электрическйх сиг-. Изобретение. найдет применение при налов, пропорциональным колебатель . : — исследованиях акустических полей в ной скорости коф)уса датчика ийтен-.. ; замкнутых объемах и локализации иа.сивности. После: последовательного 39 точников шума, в частности, в каби перемножения электрических:сигналов, нах и салонах транспортных средств . пропорциональных звуковому давлению и летательных аппаратов.

4ь2.г

1014154

Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3040/68

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Шоров

Редактор О. Юрковецкая Техред К. Мыцьо Корректор 8. Макаренко