Способ преобразования акустических колебаний жидкой среды в электрический сигнал

 

{72) Авторы изобретения

Т. А. Дозоров и С. Л. Соловьев (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

ЖИДКОЙ СРЕДЫ Б ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ

Изобретение относится к виброизмеоительной технике и может быть использовано пои исследовании акустических колебаний жидкой среды.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ преобразования акустических колебаний жилкой среды в электоический сигнал, заключаюшийся в том, что располагают в исследуемой среде акустический преобразователь в плоскости, параллельной фронту волны, преобразуют посредством этого поеобразователя механическое пеоемещение частиц во фронте волны в электрический сигнал, регистрируют этот сигнал

15 и по полученном результату судят о колебаниях среды (1 ).

Недостаток указанного способа состоит в том, что .он обладает невысо"

20 кой.чувствительностью и узким диапазоном поеобразования, поскольку основан на преобразовании колебаний в среде в механические колебания твер.дого (хотя и тонкого) тела, оезко отличаюшегося по плотности от исследуемой среды . Наличие промежуточной механической ступени поеобразования искажает передачу, в--осит заметные нелинейные и частотные искажения в процессе преобразования.

Белью настоящего изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона преобразования.

Указанная цель достигается тем, что для получения электрического сиг-. нала располагают в плоскости, Паваллельной фоонту волны, симметрично на расстоянии, меньшем половины длины волны, не менее двух электоодов, паоаллельных др г доугч,. создают ионную проводимость среды, возбуждают в ней магнитное и электрическое поля, перт; пендикулярные друг дрчгу и направлению распоостранения фоонта волны, регистрируют величинч ЭДС, наведенную на электроды ионизиоованньии час

879324 4

15

20 каждого из них. Электроды 5 и 6 подключают посредством клеммы 12 к минусу 1или плюсу) источника питания (на Фигурах не показан) через резис" торы 8 и 9, соответственно плюс (минус) источника питания соединен с

30 электродом 7. Источник питания слу40

45 ду электродами.

55 тицами, перемещающимися.механически и под действием силы Лоренца.

На фиг. изображена схема оасггространения Фронта волны магнитного и электоического полей в исследуемой среде относительно двух электронов устройства, реализующего способ; на фиг, 2 — то же, относительно трех электродов.

Устройство, оеализуюшее способ, сореожь т плоские электроды 1,2 клеммы 3,4.- для снятия наведенной на них

ЭДС, цилиндрические электроды 5, 6, 7, резисторы 8,9, индикатор 10, клеммы

11, 12 для подключения источника питания.

Способ поеобразования акустических колебаний жидкой соеды в электрический сигнал заключается в том, что располагают в исследуемой среде в плоскости, параплельной фоонту волны, симметрично на оасстсянии, меньшем половины длины волны, не менее чем два электрода, параллельных rrpyr другу, создают ионную пооводимость среды, возбуждают в ней магнитное и электоическое поля перпендикулярные друг другу и направлению распространения фронта волны, регистрируют величину ЭДС .наведенную на электро1 цы ионизированными частицами, перемещающимися механически и поп действием силы Лоренца, и по полученной величине судят о колебаниях исследуемой среды.

Способ реализуется следующим образом.

В поле Н магнита !на Фигурах не показан) параллельно магнитному по- лю и перпендикулярно фронту волны располагают электроды 1,2. При прохожцении акустической волны ионизированные частицы среды колеблются относительно своего равновесия (перемещение их в направлении оаспространения волны показано стрелками). При колебаниях частиц (ионов) 1 перпендикулярно фоонту, в результате силы

Лоренца под действием магнитного поля траектории их искривляются, и в случае пвижения частиц (ионов), например, в напоавлении излучения (первая фаза), положительные частицы (ионы) отклоняются к электроду 1, C а отрицательные — к электроду 2. Пои движении против распространения (вторая фаза наблюдается обратная картина. Частицы (ионы) осецают на электродах и, таким образом на клеммах 3 4 во время прохожпения акустической волны наводится переменное напояжение, ацекватное механическому колебанию среды между плоскими электродами, т.е. напряжение, отражающее собственно волну. Ширина электродов в направдении волны — e должна быть меньше половины длины волны в среде . в противном слу7 чае в пределах площади пластин будут наблюдаться два противоположных движения частиц (ионов) в зоне сжатия и в зоне растяжения, а это приведет к нейтоализации зарядов на электродах 1.

Реализация сиособа согласно фиг.2 дает увеличение чувствительности преобразования акустических колебаний.

В устройстве применены цилиндрические электроды 5,6,7. Первые два электрода 5 и 6 расположены в плоскости; па-. раллельной силовым линиям магнитного поля Н и фронту волны, третий электрол

7 находится перед электоодами 5,6 на одинаковом расстоянии, меньшем)Ljgот жит цля дополнительного электрического поля в среде и соответственно для увеличения ионных токов, появляющихся пои нарушении их баланса под действием волны. В результате индикатор зарегистрирует переменное напряжение как и в первом случае, но многократно усиленное.

Для исключения источника питания следует использовать для материала электродов 5,6 и 7 металлы с различной работой выхода, например, серебро и цинк. Образуя гальваническую пару, они сами создают ионный ток меж;, Положительный эффект описываемого способа состоит в том, что в нем отсутствует механический элемент,- передающий колебания среды вторичному (пьезоэлектрическому, электоомагнитному, электронному и др.) преобразователю. В результате устраняется проблема согласования акустических импедансов среды и приемника. Отсутствуют движущиеся части, что снижает частотные и нелинейные искажения

Чувствительность предложенного спосбба вьппе электромагнитного и позволяет уменьшить вносимые искажения в геометрию акустического поля в ис" следуемой среде, позволяет создать преобразователи акустических колеба" ний жидкой среды небольших размеров.

Особенно эФфективно описываемый способ может быть применен пля регистрации низкочастотных колебаний, составляющих единицы и доли единиц Герц, поскольку осуществляется поеобразо- 1О вание скорости, а Фазовая скорость волны обратно пропорциональна частоте излучения.

Формула изобретения

Способ преобразования акустических колебаний жидкой среды в электоический сигнал заключающийся в том, l что располагают в исследуемой среде акустический преобразователь в плоскости, параллельной Фронту волны, преобразуют посредством этого преобоазователя механическое пеоемещение частиц во Фронте волны в элект879324 6 рический сигнал, вегистоирчют этот сигнал и по полученномч результату счдят о колебаниях срепы, о т л и I чающийся тем что сцелью повышения чувствительности и расширения пиапазона преобразования, аля полччения электрического сигнала располагают в плоскости1 паваллельной фронту волны, симметрично на расстоянии, меньшем половины длины волны не менее двух электродов, параллельных apyr другу, созпают ионную проводимость соеды, возбчждают в ней маг нитное и электрическое поля, перпенпи-. кулярные друг пругу и направлению распостоанения фронта волны регистрируют. величинч ЭДС, наведенную на электролы ионизированными частицами. пеоемещающимися механически и под

20 пействеим силы Лоренца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Эфруси П. П. Микрофоны и их прш менение. М., 1974, с. 24(прототип).

879324

Составитель А, Шман

Техред А.Бабинец Корректор В. Бутяга

Редактор Н. Арисова

Заказ 9700!б Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рачшская наб., д. 4/5

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