Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу

Реферат: Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу містить акустичну антену і приймач акустичного сигналу від акустичної антени. Приймач акустичного сигналу виконаний із багатосекційним чутливим елементом зі здатними до реєстрації акустичних коливань секціями, розташованими вздовж поздовжньої осі акустичної антени. UA 109901 U (12) UA 109901 U UA 109901 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі вимірювальної техніки, превентивного контролю та моніторингу, і може застосовуватись для діагностування деформацій і пошкоджень об'єктів, що супроводжуються виникненням у середовищі пружних механічних коливань, зокрема звукового діапазону, для реєстрації самого факту наявності акустичних збурень і для їх подальшого розпізнавання та ідентифікації, якщо джерело акустичних коливань знаходиться на певній віддалі від пристрою для спостереження чи необхідно відокремити сигнал, що надходить з джерела, розташованого за певним напрямом у просторі. Пристрій може застосовуватись для контролю наземного і повітряного простору аеропортів, полігонів, рівнинної чи гірської місцевості; акустико-сейсмічної розвідки в гірництві, як у відкритих, так і закритих розробках; для акустичного контролю лабораторних експериментів, зокрема, при дослідженнях високошвидкісного удару, для аналізу процесів пошкодження матеріалу; для контролю стану будівельних конструкцій; для діагностики і моніторингу стану лопатей вітрових установок, зокрема, в процесі роботи, а також технічного стану промислового обладнання при встановленні пристрою для акустичного спостереження в цеху, зокрема, для контролю підшипників верстатів. Відомі пристрої для акустичного спостереження [1, 2] та обраний за прототип пристрій для акустичного спостереження [3], що містять акустичну антену і приймач акустичного сигналу від акустичної антени, в якості якого може використовуватись чутливий мікрофон. Аналог [1] може застосовуватись для контролю стану обертових підшипників у цехових приміщеннях. Аналог [2] може застосовуватись для моніторингу конвеєрів доставки породи в гірничій промисловості, зокрема, стану роликових напрямних. Прототип [3] може застосовуватись для акустичного спостереження віддалених джерел звукових коливань. Особливістю прототипу [3] с те, що приймач акустичного сигналу виконаний із можливістю переміщення вздовж поздовжньої осі акустичної антени пристрою. Вказані пристрої працюють наступним чином. Акустичні хвилі, які потрапляють на розтруб, під яким розуміють дальній від основи край акустичної антени, фокусуються акустичною антеною у області приймача акустичного сигналу. Так як фокусування відбувається шляхом зміни напрямку розповсюдження променів акустичних хвиль, які до того ж представляють собою зазвичай сферичні хвилі, можливе взаємне накладання променів між собою, і для певного діапазону частот, залежно від параметрів антени, відбувається взаємне посилення чи послаблення амплітуди коливань, зокрема приймач акустичного сигналу може опинитися у зоні пучності або вузла утвореної стоячої хвилі. Це призводить до спотворення реєстрованого акустичного сигналу і може критичним чином вплинути на результати його обробки і аналізу, що являється недоліком вказаних пристроїв. Підтвердженням даної проблеми є вказівки, приведені у описі прототипу [3], щодо оптимального фокусування звуку різних частот на різних відстанях від приймача акустичного сигналу. Реалізований у прототипі [3] підхід, який дозволяє встановлення приймача акустичного сигналу на різній віддалі від розтрубу акустичної антени шляхом його переміщення вздовж її поздовжньої осі, має той недолік, що у кожний окремий момент часу можливе лише певне окреме положення приймача акустичного сигналу, а тому реєстрований сигнал виявляється спотвореним. В основу корисної моделі поставлено задачу покращення звукофокусуючих характеристик пристрою для акустичного спостереження, яке має свій прояв у забезпеченні можливості реєстрації повного спектру частотних складових акустичного сигналу, що надходить до антени, компенсуючи спотворення корисного сигналу внаслідок взаємного підсилення і погашення амплітуди коливань акустичних хвиль різної частоти, викликаного перерозподілом енергії і амплітуди коливань між сусідніми точками у просторі, що дає змогу проводити поглиблений аналіз джерел звуку, зокрема, при застосуванні пристрою для лабораторного контролю та діагностики процесів пошкодження матеріалів під навантаженням. Покладена задача вирішується тим, що пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу, що містить акустичну антену і приймач акустичного сигналу від акустичної антени, згідно з корисної моделі виконаний із багатосекційним чутливим елементом зі здатними до реєстрації акустичних коливань секціями, розташованими вздовж поздовжньої осі акустичної антени. В результаті забезпечується одночасна реєстрація сигналу в областях найкращого фокусування акустичних хвиль різних частот, що дозволяє зберегти корисну інформацію, яка міститься у ньому. В іншій конкретній формі виконання пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу згідно з корисної моделі виконаний з секціями чутливого елементу приймача акустичного сигналу, заповненими рідинним середовищем із забезпеченням можливості передачі акустичного тиску від поверхні вказаних секцій чутливого елементу через вказане середовище до реєструючих елементів приймача акустичного сигналу. 1 UA 109901 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Прикладом такої секції чутливого елементу може бути гнучка герметична заповнена нестискуваною рідиною капсула. В якості реєструючого елементу може використовуватись механоелектричний перетворювач, такий як мікрофон, що перетворює коливання тиску у рідинному середовищі секції чутливого елементу або у стискуваному цим середовищем розташованому всередині секції чутливого елементу контейнері в електричний сигнал, який надалі обробляється і зберігається пристроєм для акустичного спостереження. Така конструкція пристрою для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу дозволяє покращити якість реєстрованого акустичного сигналу завдяки одночасній реєстрації акустичних хвиль в областях оптимального фокусування хвиль різних частот, а отже забезпечити збереження корисної інформації, яку несе реєстрований акустичний сигнал, та їх механічне (фізичне) підсилення ще до етапу аналогово-цифрового перетворення. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображений загальний вигляд пристрою збоку у розрізі та спереду. Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу містить (креслення) акустичну антену 1, приймач 2 акустичного сигналу від акустичної антени 1 із багатосекційним чутливим елементом зі здатними до реєстрації акустичних коливань секціями, розташованими вздовж поздовжньої осі 3 акустичної антени 1, тобто у напрямку від розтрубу 4 до основи 5 акустичної антени 1. На кресленні також позначено можливі напрямки падіння на розтруб акустичної антени променів акустичних хвиль 6. Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу може містити суміщений чи відокремлений від приймача 2 акустичного сигналу підсилювач сигналу 7, який надалі може бути пов'язаним дротовим зв'язком 8, бездротовим чином чи бути конструктивно суміщеним із блоком аналогово-цифрового перетворювача 9, блоком обробки, аналізу і збереження даних 10, блоком взаємодії із оператором і управління 11, а також систему кріплення 12. Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу працює наступним чином. Як показано на кресленні, промені 6 падають на поверхню розтрубу 4 акустичної антени 1 і фокусуються нею у області приймача акустичного сигналу 2 із розташованими вздовж поздовжньої осі 3 акустичної антени 1 секціями чутливого елементу, які, таким чином, забезпечують сприйняття акустичного сигналу у багатьох точках, в кожній із яких оптимальним є фокусування хвиль свого діапазону частот. Таким чином, акустичні коливання сприймаються приймачем 2, який генерує відповідний сигнал, що надалі підсилюється підсилювачем сигналу 7, передається дротовим зв'язком 8 чи бездротовим чином до блока аналогово-цифрового перетворювача 9, блока обробки, аналізу і збереження даних 10, блока взаємодії із оператором і управління 11. Блоком обробки, аналізу і збереження даних 10, крім іншого, може проводитись розрахунок параметрів сигналу, його перетворення, порівняння. Взаємодія із оператором блоком взаємодії із оператором і управління 11 може реалізовуватись візуальним, акустичним чи іншим способом, причому оператор може знаходитись на місці чи віддалено. Блоком взаємодії із оператором і управління 11 здійснюється, зокрема, керування приводами системи кріплення 12, якою задається напрям розташування акустичної антени 1, керування підсиленням сигналу та частотними фільтрами, а також іншими параметрами пристрою для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Патент WO2004017038A1. Detector of defects for rotating machinery. Ніramatsu Katsumi, Oishi Michitoshi. - Опубл. 26.02.2004. - аналог 2. Патент WO2011160651 A1. Acoustic sensor unit comprising a paraboloidal collector, and a machine condition monitoring unit adapted to be coupled to such acoustic sensor unit. Collyer, R. Опубл. 29.12.2011. - аналог 3. Патент US3895188 A. Sound collecting device. Ingraham Everett L. - Опубл. 15.07.1975. прототип ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу, що містить акустичну антену і приймач акустичного сигналу від акустичної антени, який відрізняється тим, що приймач акустичного сигналу виконаний із багатосекційним чутливим елементом зі здатними до реєстрації акустичних коливань секціями, розташованими вздовж поздовжньої осі акустичної антени. 2. Пристрій для акустичного спостереження із багатосекційним приймачем акустичного сигналу за п. 1, який відрізняється тим, що секції чутливого елементу приймача акустичного сигналу 2 UA 109901 U виконані у вигляді капсул, заповнених рідинним середовищем, із забезпеченням можливості передачі акустичного тиску від поверхні вказаних секцій чутливого елементу через вказане середовище до реєструючих елементів приймача акустичного сигналу. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3