Пристрій для збудження акустичних коливань
Номер патенту: 6923
Опубліковано: 31.03.1995
Автори: Щебенюк Леся Артемівна, Гурин Анатолій Григорович, Видря Анатолій Васильович, Михайлусь Юрий Васильович
Формула / Реферат
(57) Устройство для возбуждения акустических колебаний, содержащее генератор импульсов тока, зарядное и пусковое устройство и излучатель, включающий основной кольцевой индуктор и излучающую мембрану, обличающееся тем, что в него введены дополнительный кольцевой индуктор, расположенный соосно с основным кольцевым индуктором внутри него, измеритель тока, блок сравнения и блок регулировки смещения, генератор импульсов тока выполнен двухканальным, зарядное устройство содержит последовательно соединенные повышающий трансформатор. выпрямитель, зарядное сопротивление и две конденсаторные батареи, а пусковое устройство - два блока запуска коммутаторов первого и второго каналов генератора импульсов тока и два тиристора соединенные с основным и дополнительным кольцевыми индукторами через кондесаторные батареи, причем блок запуска коммутатора первого канала подключен ко входу первого канала генератора импульсов тока, выход которого связан со входом второго канала через последовательно соединенные измеритель тока блок сравнения и блок запуска коммутатора второго канала при этом выход второго канала сопряжен с излучателем, а блок регулировки смещения подключен к блоку сравнения.
Текст
Устройство для возбуждения акустических колебаний, содержащее генератор импульсов т о к а , зарядное и пусковое угтройствэ и излучатель, включающий ос.иовной кольцевой индуктор и излучающую мембрану, о б л и ч а ю щ е е с я тем, что о него введены дополнительный копьцевой индукгор, расположенный соосно с основным кольцевым индуктором внутри него, из Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для возбуждения мощных импульсов давлении при инженер п о - f е о л о і vi ч е с к и х исследованиях морского дна Известны импульсные электродинамически" излучатели [1]. содержащие корпус, плоский спиральный индуктор и подвижную дисковую мембрану из электропроводящего ди-амаї нитного материала, отделенную от индуі'тора изоляционным промежутком и прикрепленную к корпусу леї ко деформируемым упругие элементом в виде резинового кольца или сильфона меритель тока, блок сравнения и блок регулировки смещения, і енератор импульсов тока выполнен двухканальным, зарядное устройство содержит последовательно соединенные повышающий трансформатор. выпрямитель, зарядное сопротивление и две конденсаторные батареи, а пусковое устройство - два блока запуска коммутаторов первого и второго каналов генератора импульсов тока и два тиристора соединенные с основным и дополнительным кольцевыми индукторами через кондесаторные батареи, причем блок запуска коммутатора первого канала подключен ко входу первого канала геиеозтора импульсов тока, выход которого связан со входом второго канала через последовательно соединенные измеритель тока блок с р а в н е н и я и блок з а п у с к а коммутатора второго канала при этом выход второго канала сопряжен с излучателем, а блок регулировки смещения подключен к блоку сравнения Эти импугьсные электродинамические излучатели имеют низкую надежность, в результате невояможности длительного сохранения неизмрнными параметров излучена.і из-за постепенного изменения упругости легкодеформируемых элементов крепления мембраны к корпусу и повышенной вероятности разгерметизации в области резиновых колец или сильфонов Наиболее близким к изобретению техническим решением ЯЙЛЯЄТСЯ импульсный электродинамический излучатель [2] содержащий спиральный индуктор помещенный в непроводящий корпус и залитый эпоксид 6923 ным компаундом, тонкий диск и изолированный промежуток между индуктором и диском. Д л і устранения явления кавитации перед излучающей поверхностью диска, он снабжен установленным между корпусом и 5 диском сильфоном, выполненным в виде упругого полого цилиндра с сечением 4J b Е ; где Sc - площадь поперечного сечения мате . риала сильфона, м ; Sn - площадь излучающей поверхности диска, м ; рс - волновое сопротивление жидкой среды, кг/м с; I - длина рабочей части сильфона, м; b - толщина диска, м; Е - модуль упругости материала сильфона. Н/м 2 ; j - плотность материала диска, кг/м . Однако сильфонная система описанного выше прототипа является низкочастотной и не может повлиять на процессы, происходящие в мембране при ее высокочастотных ,колебаньях, когда возникает процесс кави тации. Задачей изобретения является повышение КПД, надежности работы устройства и повышение качества излучаемого сигнала, т.е. получение униполярного и гидроакустического импульса. Технический результат обеспечивается тем. что в устройство для возбуждения акустических колебаний, содержащее генератор импульсов тока, зарядное л пусковое устройства и излучатель, включающий основной кольцевой индуктор и излучающую мембрану, согласно изобретению, введены дополнительный кольцевой индуктор, расположенный соосно с основным кольцевым индукторам внутри него, измеритель тока, блок сравнения и блок регулировки смещения, генератор импульсов тока выполнен двухканальным, зарядное устройство содержит последовательно соединенные повышающий трансформатор, выпрямитель, зарядное сопротивление и две конденсаторные батареи, а пусковое устройство - два блока запуска коммутаторов первого и второго каналов генератора импульсов тока и два тиристора, соединенных с основным и дополнительным кольцевыми индукторами через конденсаторные батареи, причем блок запуска коммутатора первого канала подключен ко входу первого канала генератора импульсса тока, выход которого связан со входом второго канала через последовательно соединенные измеритель тока, блок сравнения и Ш о к запуска коммутатора вто 10 z v 25 30 35 40 ^ 50 55 рого канала, при этом, выход второго канала сопряжен с излучателем а блок регулировки смещения подключен к блоку сравнения. Введение в устройство для возбуждения акустических колебаний дополнительного кольцевого индуктора, расположенного соосно с основным кольцевым индуктором внутри него, причем момент срабатывания дополнительного индуктора сдвинут относительно момента срабатывания основного индуктора, дает следующие положительные качества. При создании гидроакустического импульса для геологоразведки полезных ископаемых и профилирования донных осадков необходимо возбуждать униполярный импульс -сжатия. Однако он сопровождается обратной полуволной разгрузки мембраны, что дает кроме первого отраженного от дна импульса дополнительные импульсы - помехи. Поэтому введение дополнительного индуктора позволит задержать обратный импульс разгрузки и, соответственно, снизить амплитуду второго гидроакустического импульса - помехи. Поэтому введение второго индуктора усиливает амплитуду первого (полезного) импульса, повышая КПД устройства т е. полезной энергии гидроакустического импульса по отношению к запас е н н о й в к о н д е н с а т о р н ы х батареях основного и дополнительного индукторов. Усиление амплитуды первого импульса происходит за счет того, что при действии только основного индуктора, в основном, прогиб мембраны идет от краев к середине, которая перемещается за счет движения этой крайней к контуру защемления части мембраны, а при наличии второго индуктора, создается дополнительный импульс силы на середину мембраны. Повышение КПД устройства происходит потому, что движение середины мембраны рэдиуса обогащает гидроакустический импульс высокочастотными составляющими, которые раньше не проявлялись. Надежность устройства для возбуждения акустических колебаний зависит от надежности всех его элементов, но менее всего ею обладает мембрана. Обратное движение мембраны при разгрузке сопровождается большей скоростью ее движения. Происходит отрыв мембраны от прилегающего слоя воды, т.е. образуется кэвитационный процесс, который разрушает мембрану. Разрушение, вырыв металла из центра мембраны приводит к появлению микротрещин, что может нарушить герметичность индуктора, его пробой и выход из строя. Введение дополнительного индуктора снижает скорость обратного движения мембраны, устраня 6923 ет кавитацию и повышает надежность устройства Введение измерителя тока в виде пояса Роговского позволило использовать тот факт, что на его выходе получаем не сам ток, 5 а импульс напряжения, пропорциональный производной от импульса тока. Первая полуволна напряжения выбрана отрицательной для того, чтобы второй коммутатор дополнительного индуктора сработал только в мо- 10 мент перехода отрицательной полуволны в положительную. Этот момент соответствует максимуму тока в разрядной цепи основного индуктора. Введение блока сравнения и блока регу- 15 лировки смещения позволило точно определить момент времени максимального значения разрядного тока в основном индукторе и подавить импульс управления на второй коммутатор относительно этого мо- 20 мента. Т.к. между максимумом тока и максимумом давления в водной среде существует задержка во времени, она устраняется введением схемы регулировки смещения времени подачи пускового импульса на второй 25 индуктор. Выполнение генератора импульсов тока двухканальным вызвано необходимостью формировать импульсы тока в разрядной цепи основного и дополнительного индуктора 30 для зарядки емкостных накопителей от одного зарядного устройства они разделены дросселем, что исключает разряд второго накопителя через первый коммутатор. Изобретение поясняется фиг. 1, фиг. 2, 35 фиг, 3. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для возбуждения акустических ко- ' лебаний. На фиг. 2 - принципиальная схема двух- 40 канального генератора импульсов тока. На фиг. 3 - конструкция излучателя. Блок - схема устройства для возбуждения акустических колебаний (фиг. 1) содержит двухканальный генератор импульсов 45 тока 1, соединенный последовательное блоком запуска 2 коммутатора первого канала 3 генератора импульсов тока (ГИТа), измеритель индукционный (например, пояса Роговского) 4, блок сравнения 5 (например, на 50 основе тиратрона с положительной пусковой характеристикой), блока регулировки смещения (например, регулируемый источник постоянного напряжения, подаваемого на управляющую сетку тиратрона 6), блок 55 запуска 7, коммутатор второго канала 8 ГИТа, излучатель 9 зарядного устройства 10, Принципиальная схема двухканального генератора импульсов тока (см. фиг. 2) содержит зарядное устройство, состоящее из повышающего трансформатора 11. ві.іпря мителя 12, зарядного сопротивления 13, конденсаторных батарей 14, 15, и устройство управления зарядом конденсаторных батарей, содержащее тиристор 16. управляющий разрядом батареи 14 на индукторе 17 излучателя, тиристор 18, управляющий разрядом батареи 15 на индукторе 19 излучателя, разделяющий дроссель 20. На фиг. 3 показана конструкция излучателя. Извучатель содержит корпус 21, излучающую электропроводную мембрану 22, основной индуктор 17, дополнительный индуктор 19. литую композиционную изоляцию 23. Устройство для возбуждения акустических колебаний работает следующим образом. С помощью зарядного устройства энергия накапливается в конденсаторных батареях 14, 15 и когда на тиристор 16 поступает импульс запуска, он срабатывает и разряжает конденсаторную батарею 14 на катушку индуктора 17 излучателя. Импульс тока, протекая по катушке основного индуктора 17, вызывает в электропроводной мембране 22 (фиг. 3) вихревые т о к и . Взаимодействие разрядного и вихревых токов вызывает появление электромеханических сип отталкивания, деформирующих мембрану 22 в виде перемещений ее в сторону окружающей среды так, что скорость перемещения мембраны 22 пропорциональна давлению, создаваемому в окружающей среде, вследствие перемещения мембраны 22. Импульс тока, протекающий в первом канале ГИТа, вызывает в индукционном измерителе тока 4 импульс напряжения, подаваемый на вход блока сравнения 5, в котором коммутатор с положительной характеристикой зажигания срабатывает в момент перехода напряжения через ноль так, что управления напряжения на сетке коммутатора от блока регулировки смещения 6 можно регулировать момент срабатывания коммутатора, который, в свою очередь, запускает тиристор второго канала 8 ГИТэ. Соответственно импульс напряжения, открывающий тиристор 18, смещается относительно пуска тиристора 16 на величину от ж/А до л/2, в результате чего начало импульса тока в индукторе 19 также смещено на величину от Л/4 до я/2 относительно начала импульса тока в индукторе 17. В момент срабатывания первого ^ н а л а 3 ГИТа электромеханические угилчч действующие на мембрану 22 (фиг 31 сосредоточены под основным индуктором 1, соответственно в г этой области имчг моею перемещение мембраны 22 в сторону окружающей среды 6923 8 Область мембраны 22 под дополнительным деформации мембраны 22 Причем сдвиг индуктором 19 отстает в сооем перемещеимпульсов тока п основном и дополнительнии. Из-за отставания перемещения центном индукторах излучателя подбирают регуральной обпасти мембраны 22 на периферии лировкой смещения £ напряжение на сетке этой области возникают тангенциальные коммутатора блока регулировки смещения 5 (направленные по касательной к поверхнона фиг. 1) до достижения максимума амплисти) деформации мембраны 22, которые в туды давления, создаваемого в окружающей излучателях аналога и прототипа снижают среде. КПД устройства и обуславливают кавигациИспользований предлагаемого изобреонные явления в окружающей среде в цент- 10 тения позволит повысить КПД и надежность ральной области мембраны 22. В устройстве его работы для возбуждения акустических колебаний дополнительный импульс тока во втором каПредлагаемое устройстпо для возбужнале ГИТа (фиг. 1), сдвинутый во времени по дения акустических колебаний может быть отношению к импульсу первого канала 3. 15 использовано в гидроакустике при геофизиобуславливает дополнительный электродических исследованиях донных осадков намический толчок, уменьшающий расходошельфа моря, изучении подподных инжевание э н е р г и и йв тангенциальные нерных сооружений. Фиг / 6923 torn іпюрою канала ГИГ от пфою канала, Р14Г Упорядник Замовлення 4506 Техред М.Моргентал Коректор Л. ФІль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул ГагарІна, 101
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюDevice for excitation of acoustic vibrations
Автори англійськоюHurin Anatolii Hryhorovych, Mykhailus Yurii Vasyliovych, Schebeniuk Lesia Artemivna, Vydria Anatolii Vasyliovych
Назва патенту російськоюУстройство для возбуждения акустических колебаний
Автори російськоюГурин Анатолий Григорьевич, Михайлусь Юрий Васильевич, Щебенюк Леся Артемьевна, Выдря Анатолий Васильевич
МПК / Мітки
МПК: B06B 1/02
Мітки: коливань, акустичних, пристрій, збудження
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-6923-pristrijj-dlya-zbudzhennya-akustichnikh-kolivan.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для збудження акустичних коливань</a>
Попередній патент: Гравіметр для вимірювання абсолютного значення прискорення сили ваги
Наступний патент: Рубанок
Випадковий патент: Пристрій для підтримки прутків