Способ формирования направленного акустического излучения многоэлементными антенными решетками и устройство для его реализации


 

G10K11/00 - Способы и устройства для передачи, проведения или направления звука вообще; способы или устройства для защиты от воздействия шума или других акустических колебаний вообще или для их подавления (звукоизоляция для транспортных средств B60R 13/08; звукоизоляция для самолетов B64C 1/40; звукоизоляционные материалы см. в соответствующих подклассах, например C04B 26/00- C04B 38/00; уменьшение шума на верхнем строении путей E01B 19/00; поглощение передаваемого по воздуху шума с дорог или железнодорожных путей E01F 8/00; звукоизоляция, поглощение или отражение шума в строительных сооружениях E04B 1/74; акустика помещений E04B 1/99; звукоизоляция полов E04F 15/20; глушители шума и выхлопные устройства

Владельцы патента RU 2499302:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) (RU)

Использование: в акустике, в частности в устройствах акустических локаторов - содаров и в направленных акустических устройствах дальнего действия. Сущность: в способе формирования направленного акустического излучения многоэлементными антенными решетками перед началом работы поочередно подают на каждый элемент антенной решетки сигнал, регистрируют полученное излучение с помощью микрофона, сравнивают полученный результат с заданным уровнем звукового давления, а после проверки всех элементов антенной решетки производят замену тех элементов решетки, уровень звукового давления которых равен нулю или меньше требуемого уровня. Устройство дополнительно содержит микрофон и последовательно соединенные между собой микроконтроллер, блок управления реле и блок реле. Технический результат: повышение надежности работы устройства, увеличение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области акустики, а именно к способам получения звукового излучения в таких устройствах как акустические локаторы (содары) на основе акустических решеток, а также в направленных акустических устройствах дальнего действия.

Известны способы формирования направленного акустического излучения и устройства для его осуществления с использованием акустических антенных решеток (Н.П. Красненко, А.С. Раков, Д.С. Раков, Ц.Д. Сандуков. Акустические антенные решетки для атмосферных приложений // Сб. трудов XXIV сессии Российского акустического общества. Т.II - М.: ГЕОС, 2011, с.163-168).

Общими недостатками описанных устройств является низкая надежность работы электроакустических преобразователей многоэлементных антенных решеток и, как результат, снижение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала, также дальности действия и эффективности работы устройства.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования акустического излучения многоэлементными антенными решетками, заключающийся в сложении акустических мощностей отдельных элементов.

Способ реализуется с помощью устройства, содержащего источник питания, запускающий блок, усилитель мощности, многоэлементную антенную решетку (Н.П. Красненко, А.С. Раков, Д.С. Раков, Ц.Д. Сандуков. Мощные акустические антенные решетки // Приборы и техника эксперимента, 2012, №3, с.129-130).

Общими недостатками такого способа и устройства является низкая надежность работы многоэлементной антенной решетки за счет возможного выхода из строя отдельных электроакустических преобразователей или снижения их эффективности преобразования энергии, а отсюда - снижение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала, и, как результат, снижение дальности действия акустических устройств. Это может происходить за счет отказа одного или нескольких элементов акустической решетки.

Задачей данного изобретения является увеличение эффективности и дальности действия работы акустических устройств на основе многоэлементных антенных решеток. Технический результат - увеличение мощности излучения или уровня принимаемого сигнала.

Технический результат достигается тем, что, как и в прототипе, способ формирования направленного акустического излучения многоэлементными антенными решетками заключается в сложении акустических мощностей отдельных элементов до требуемого уровня звукового давления.

В отличие от известного способа, в предлагаемом изобретении перед началом работы производят проверку работоспособности каждого элемента антенной решетки. Для этого включают один из элементов антенной решетки, подавая на него сигнал, который вызывает излучение звука. Затем регистрируют это звуковое излучение с помощью микрофона и сравнивают с заданным пороговым уровнем. В случае, когда уровень звукового давления равен пулю или меньше заданного уровня, производят замену элемента решетки (электроакустического преобразователя). Эту процедуру поочередно (автоматически) повторяют с каждым элементом антенной решетки.

Технический результат достигается тем, что устройство для реализации заявляемого способа, так же как прототип, содержит источник питания, запускающий блок, усилитель мощности, многоэлементную антенную решетку.

В отличие от прототипа предлагаемое устройство дополнительно снабжено микрофоном и последовательно соединенными между собой микроконтроллером, блоком управления реле и блоком реле. Выход запускающего блока подключен к входу микроконтроллера, а выход блока реле подключен к входу многоэлементной антенной решетке. Микрофон акустически связан с многоэлементной антенной решеткой, а его выход подключен к входу запускающего блока. В свою очередь выход запускающего блока через усилитель мощности подключен к блоку реле.

Запускающий блок снабжен специальной программой для управления работой устройства в автоматическом режиме.

Таким образом, изложенная совокупность существенных признаков, как способа, так и устройства позволит достигнуть высокой надежности работы способа и устройства, увеличить дальность действия акустического устройства за счет увеличения мощности излучения или уровня принимаемого акустического сигнала.

Изобретение иллюстрируется чертежом.

На чертеже приведена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит запускающий блок 1, усилитель мощности 2, многоэлементную антенную решетку 3, микрофон 4 и последовательно соединенные между собой микроконтроллер 5, блок управления реле 6 и блок реле 7, при этом выход запускающего блока 1 подключен к входу микроконтроллера 5, а выход блока реле 7 подключен к входу многоэлементной антенной решетки 3. Микрофон 4, подключен к входу запускающего блока 1, и акустически связан с многоэлементной антенной решеткой 3, причем выход запускающего блока 1 через усилитель мощности 2 подключен к блоку реле 6.

Устройство работает следующим образом.

В описываемом устройстве в качестве запускающего блока используется персональный компьютер, который снабжен специальной программой для управления работой устройства в автоматическом режиме. Перед началом формирования направленного акустического излучения с компьютера 1 на микроконтроллер 5 подается сигнал, содержащий информацию о номере проверяемого элемента антенной решетки 3. Микроконтроллер 5 направляет сигнал на реле 7 посредством блока управления реле 6. Элементы антенной решетки подключаются к вертикальным (плюсовым) и горизонтальным (минусовым) шинам. Для включения одного элемента антенной решетки 3 необходимо коммутировать два реле, входящие в блок реле 6: одно из них включит плюсовую шину, а второй - минусовую. После этого сигнал с компьютера 1 через усилитель мощности 2 попадает на проверяемый элемент антенной решетки 3, с которого начинается излучение звука. Затем регистрируют с помощью микрофона 4 звуковой сигнал, излученный проверяемым элементом антенной решетки 3. Компьютер 1 сравнивает полученный акустический сигнал с заданным пороговым уровнем звукового давления. Таким образом, поочередно, путем автоматического опроса проверяют все элементы антенной решетки 3. Возможны три варианта событий:

- элемент антенной решетки не излучает сигнал, следовательно, он полностью вышел из строя и требует замены;

- элемент антенной решетки излучает сигнал, но он меньше уровня заданного порогового звукового давления, следовательно, элемент неисправен и требует замены;

- элемент антенной решетки издает сигнал равный или больше уровня заданного порогового звукового давления, следовательно, он исправен. Все неисправные или с просевшей (что характерно для электроакустических преобразователей на основе пьезокерамики) эффективностью преобразования элементы заменяются на исправные. Акустическое устройство готово к работе. Предполагаемый способ формирования направленного акустического излучения позволяет повысить эффективность работы акустических устройств на основе многоэлементных антенных решеток.

Возможна неоднократная реализация заявляемых технических решений с изложенной выше совокупностью существенных признаков, следовательно, заявляемые технические решения отвечают критерию изобретения - промышленная применимость.

1. Способ формирования направленного акустического излучения многоэлементными антенными решетками, заключающийся в сложении акустических мощностей отдельных элементов решетки до требуемого уровня звукового давления, отличающийся тем, что перед началом формирования излучения поочередно включают для проверки каждый элемент антенной решетки, подавая на каждый из них сигнал, который вызывает излучение звука, регистрируют с помощью микрофона уровень звукового давления проверяемого элемента антенной решетки, сравнивают полученный результат с заданным уровнем звукового давления, и после проверки всех элементов антенной решетки производят замену тех из них, уровень звукового давления которых равен нулю или меньше требуемого уровня.

2. Устройство для формирования направленного акустического излучения, содержащее источник питания, запускающий блок, усилитель мощности, многоэлементную антенную решетку, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено микрофоном и последовательно соединенными между собой микроконтроллером, блоком управления реле и блоком реле, при этом выход запускающего блока подключен к входу микроконтроллера, а выход блока реле подключен к входу многоэлементной антенной решетки, акустически связанной с микрофоном, который подключен к входу запускающего блока, причем выход запускающего блока через усилитель мощности подключен к блоку реле.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что запускающий блок снабжен специальной программой для управления работой устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля протяженных морских акваторий и комплексного мониторинга гидрофизических полей среды различной физической природы.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля протяженных морских акваторий и комплексного мониторинга гидрофизических полей среды различной физической природы.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах гидролокации или передачи информации в виде сигналов различной физической природы, в широкой полосе частот, а также измерительных приемоизлучающих комплексах.

Изобретение относится к гидроакустике и предназначено для использования в активно-пассивных и параметрических системах контроля протяженных морских акваторий, измерения характеристик гидрофизических полей, формируемых естественными и искусственными источниками, инженерными сооружениями, а также стихийными морскими явлениями, например, внутренними волнами, землетрясениями или цунами.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах дальнего мониторинга. .

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля дальнего действия. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах дальнего мониторинга. .

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах передачи сигналов звуковых частот и сигналов видеоизображения, например в телевизионных системах, компьютерах, в домашних кинотеатрах и системах высококачественного воспроизведения звука.

Изобретение относится к технике глушения шума. .

Изобретение относится к технике глушения шума. Глушитель содержит цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, с центральной перегородкой, корпус изнутри облицован звукопоглощающей конструкцией, а центральная перегородка выполнена в виде звукопоглощающего элемента, имеющего остов, который с двух сторон облицован звукопоглощающим материалом, причем остов звукопоглощающего элемента имеет возможность поворота в плоскости, перпендикулярной направлению движения аэродинамического потока, а звукопоглощающая конструкция выполнена из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента. Технический результат - повышение эффективности шумоглушения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области радиотехники. Способ предполагает подачу на излучатель сигнала напряжения, представляющего собой сумму традиционного сигнала напряжения, пропорционального значению желаемого акустического давления, и дополнительного сигнала напряжения, получаемого согласно формуле Ud(t)=k·(a0·p(t)'+a1·p(t)''), где p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести, p(t)', p(t)'' первая и вторая производная давления по времени, k - коэффициент, определяющий уровень громкости, a0, a1 - константы в формуле, имеют значения, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления имеет наименьшие искажения. Технический результат - уменьшение величины искажений сигнала. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство на интегральных схемах (IC) включает в себя подложку, имеющую расположенные напротив первую и вторую главные стороны и один или более краев, задающих внешнюю периферию подложки. Подложка может быть полупроводниковым материалом. IC-устройство дополнительно может включать в себя один или более преобразователей, расположенных на первой главной стороне подложки; и шаблон ослабления, сформированный в по меньшей мере одной из второй главной стороны и одного или более краев подложки. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к средствам защиты органа слуха от воздействия шума. Противошумные наушники с индикатором акустической опасности содержат оголовье, на концах которого расположены чашки наушников, каждая из которых выполнена в виде корпуса с упругим вкладышем, наполнителем в виде шумопоглощающего пакета и амортизатором, блок питания, микрофон, вычислитель и мультирежимный световой индикатор, выполненный с возможностью цветового кодирования акустической опасности условий жизнедеятельности. При этом амортизатор сохраняет эластичность в диапазоне температур от минус 40 до плюс 40 градусов, внешнее покрытие чашек обеспечивает отражение инфракрасного и/или ультрафиолетового излучения, а мультирежимный световой индикатор размещен в чашке наушников, внешняя стенка которой выполнена из оптически прозрачного материала. Наушники также снабжены гарнитурой связи, системой активного гашения звука, подбородочным ремнем, световозвращающими элементами, видеокамерой, энергонезависимой памятью, фотоэлементами, системой радиочастотной идентификации пользователя. Наушники выполнены с возможностью складывания, а амортизатор чашек наушников выполнен съемным. Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей и повышение удобства эксплуатации противошумных наушников. 23 з.п. ф-лы

Способ формирования параметрической антенны в морской среде, включающий размещение на акватории излучающего и приемных преобразователей, ее прозвучивание низкочастотными акустическими сигналами стабилизированной частоты, с формированиием зоны нелинейного взаимодействия и параметрического преобразования просветных и измеряемых информационных волн различной физической природы, с обеспечением возможности приема параметрически преобразованных просветных волн и восстановления по ним исходных характеристик измеряемых информационных волн с учетом их параметрического и частотно-временного преобразования, отличается тем, что просветную параметрическую антенну формируют как многолучевую пространственно-развитую, для чего используют ненаправленные излучающие преобразователи, которые располагают в центре контролируемой акватории, и размещают их на трех уровнях по глубине как на оси подводного звукового канала, так выше и ниже его, при этом приемные блоки выполняют аналогично друг другу, размещают по глубине аналогично излучающим преобразователям и располагают относительно излучающего центра по кругу или периметру контролируемой акватории через 45°, причем каждый из приемных блоков формируют из трех ненаправленных преобразователей, которые располагают в вертикальной плоскости по треугольникам, предпочтительно равнобедренным, основания которых лежат на одной вертикали, а вершины обращены к излучателям, причем параметрически преобразованные просветные сигналы, поступающие от каждого излучающего преобразователя, принимают каждым одиночным приемным преобразователем каждого из приемных блоков. Кроме того, просветную параметрическую антенну формируют как комплекс сформированных в вертикальной плоскости многолучевых параметрических антенн, ориентированных радиально от центра к периферии, равноудаленных от соседних с ними. Кроме того, расположенные в вертикальной плоскости приемные блоки формируют как протяженную многоэлементную дискретную антенну, причем расстояния между преобразователями приемных блоков в вертикальной плоскости устанавливают в соответствии с корреляционными свойствами просветного поля. Изобретение позволяет обеспечить дальний и сверхдальний параметрический прием в морской среде волн различной физической природы, распространяющихся из атмосферы, океана и земной коры, формируемых искусственными объектами, явлениями и процессами в диапазоне частот, охватывающем сотни-десятки-единицы-доли Герца, а также определение дистанции и глубины морских источников на акватории, в том числе позиционированных за пределами пространства акватории, на котором сформирована многолучевая параметрическая антенна. 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностическим ультразвуковым системам. Искривленный преобразователь сфокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) содержит искривленную пьезоэлектрическую матрицу, имеющую противоположные выпуклую и вогнутую поверхности, причем вогнутая поверхность является передающей поверхностью, и множество зон акустической передачи. Множество электродов расположены на поверхностях искривленной пьезоэлектрической матрицы. Монолитно, непрерывно сформированный искривленный слой согласования заранее сформирован с требуемой кривизной искривленной матрицы преобразователей и прикреплен к передающей поверхности. Печатная плата и задняя пластина расположены на стороне матрицы, противоположной слою согласования, причем задняя пластина ограничивает воздушный канал между печатной платой и пластиной, а печатная плата ограничивает воздушный канал между печатной платой и матрицей. Использование изобретения позволяет облегчить придание нужной формы преобразователю. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к акустике и может быть использовано в индивидуальных слуховых аппаратах. Устройство содержит передающий звуковод, выполненный в виде постоянного магнита, имеющего входное и выходное отверстия, оси которых либо соосны, либо пересекаются под углом, и закрепленного на или внутри слухового аппарата и принимающий звуковод, выполненный в виде постоянного магнита. Постоянный магнит передающего звуковода со стороны входного отверстия имеет полюс, противоположный полюсу постоянного магнита приемного звуковода со стороны выходного отверстия. Магниты образуют звуковой канал между выходным отверстием постоянного магнита принимающего звуковода и входным отверстием постоянного магнита передающего звуковода. Технический результат - расширение арсенала средств, предназначенных для слабослышащих людей. 10 з.п. ф-лы, 201 ил.

Изобретение относится к области акустики. Сигнал управления электроакустическим излучателем формируется в результате подачи на излучатель сигнала напряжения U(t), который включает традиционный сигнал Utr(t) и два дополнительных сигнала напряжения Ud(t) и Und(t): U(t)=Utr(t)+Ud(t)+Und(t)=k·(p(t)+a0·p(t)′+a1·p(t)′′+a2·х′+a3·x). Дополнительный сигнал напряжения Ud(t) вычисляют с учетом коэффициента k, определяющего уровень громкости, первой и второй производных от акустического давления по времени t, а также констант а0 и а1 с величинами, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления имеет наименьшие искажения. Дополнительный сигнал напряжения Und(t) вычисляют с учетом коэффициента k, определяющего уровень громкости, величины смещения излучательного элемента относительно положения равновесия, скорости движения излучателя звука, а также констант a2 и а3 с величинами, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, максимально приближена к форме сигнала тестовых сигналов. Технический результат - повышение качества звучания. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроакустики. Способ предполагает эксплуатацию излучателя в рабочем и тестовом режимах, подачу на излучатель сигнала напряжения U(t), который включает традиционный сигнал Utr(t) и два дополнительных сигнала напряжения Ud(t) и Und(t): , Здесь Utr(t) - традиционный сигнал напряжения, пропорциональный значению желаемого акустического давления Utr(t)=k·p(t), Ud(t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формуле Ud(t)=k·(a0·p(t)′+a1·p(t)′′). Здесь Und(t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый с учетом коэффициента k, определяющего уровень громкости, желаемого акустического давления p(t), первой и второй производных давления по времени. При расчетах Und(t) также учитывается константа at, характеризующая скорость затухания колебательной системы, а также константы a0, a1, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, и константы а2, а3, при которых форма сигнала акустического давления находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя максимально приближена к форме сигнала тестовых сигналов. Расчет Und(t) ведется по формуле . Технический результат - повышение качества звучания. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство содержит прижимной лист, имеющий не менее двух групп условных прямоугольных участков между соседними креплениями. Прижимной лист выполнен с толщиной от 0,05 до 0,5 толщины демпфируемой конструкции. Каждая группа содержит участки одинаковых размеров. Среднегеометрическая величина размеров участков наибольшей площади определяется длиной изгибной волны прижимного листа на низшей частоте диапазона. Среднегеометрическая величина размеров участков с меньшей площадью отличается от аналогичной величины участков групп с участками большей площади не менее чем в 1,2 раза. Достигается расширение не менее чем в 2 раза частотного диапазона гашения вибраций. 1 ил.
Наверх