Приемник звуковых сигналов

 

Использование: геофизическое приборостроение , сейсмологические исследования при предсказании землятресений, Сущность изобретения: приемник сейсмических звуковых сигналов содержит концентратор-резервуар жидкости, вкопанный в землю, с внутренней полостью, имеющий форму одноосного эллипсоида вращения, на .конце фокальной оси которого в стенку вмонтирована мембрана, в центре которой на продолжении оси жестко закреплен стержень , конец которого жестко связан с элементом рассогласования преобразователя звука. Упругость мембраны изменяется, для чего стержень имеет аксиальный отросток, на котором установлена пружина, поджатая к управляемому винту. Конец стержня мемИзобретёние относится к геофизическому приборостроению, а именно к аппаратам, регистрирующие инфразвук-предвестник землетрясения. Цель изобретения - повышение чувствительности приёмника звуковых сигналов для регистрации предвестника землетрясения . На фиг.1 показан приемник звуковых сигналов, построенный под землей; нафиг.2 показан узел мембраны приемника; на фиг.З - схема, поясняющая работу концентбраны концентратора шарнирно соединен целью множества шарнирных четырехзвенных механизмов с высоким передаточным отношением силы, последнее звено которой имеет удлиненную ось качания, на котором жестко установлены короткие рычаги. Концы рычагов шарнирно присоединены к центральным стержням мембран, которые соответственно герметично установлены на открытых горловинах цилиндрических сосудов . На стенах сосудов на определенных расстояниях от дна герметично установлено множество миниатюрных преобразователей звука. Сосуды герметично вставлены в другие сосуды, являющимися термостатами , Цилиндрический сосуд анализатора инфразвукового диапазона заполнен средой со сравнительно малой скоростью распространения звука; В цилиндрический сосуд анализатора скользяще установлен поршень , шток которого скользяще установлен в центральные отверстия сосуда анализатора и термостата и жестко присоединен к ведущему звену исполнительного механизма дистанционного управления. 4 з.п. ф-лы, 9 ил. ратора приемника; на фиг.4 - конструкция стержня мембраны концентратора; на фиг.5 - анализатор спектра звука; не фиг.6 - часть анализатора звука; на фиг.7 - пример связи мембран анализаторов с мембраной концентратора ; на фиг.8 изображен анализатор плавного поиска значения частоты инфразвука-предвестника неизвестного очага землетрясения; на фиг.9 показана часть геофизической карты с.указанием (крестиками ) подземных приемников, которые составляют акустическую антенну. со с ю 00 ел

СО>ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>)s G 01 V 1/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814712/25 (22) 16,04.90 (46) 28.02.93. Бюл. ¹ 8 (75) А.Н.Овсепян и Н.А,Овсепян (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 898365, кл. G 01 V 1/16, 1980.

Простаков А.Л. Электронный ключ к океану, Л.: Судостроение, 1986, с. 13 — 106, (54) ПРИЕМНИК ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Использование: геофизическое приборостроение, сейсмологические исследования при предсказании землятресений, Сущность изобретения: приемник сейсмических звуковых сигналов содержит концентратор-резервуар жидкости, вкопанный в землю, с внутренней полостью, имеющий форму одноосного эллипсоида вращения, на,конце фокальной оси которого в стенку вмонтирована мембрана, в центре которой на продолжении оси жестко закреплен стержень, конец которого жестко связан с элементом рассогласования преобразователя звука. Упругость мембраны изменяется, для чего стержень имеет аксиальный отросток, на котором установлена пружина, поджатая к управляемому винту. Конец стержня мемИзобретение относится к геофизическому приборостроению, а именно к аппаратам, регистрирующие инфразвук-предвестник землетрясения.

Цель изобретения — повышение чувствительности приемника звуковых сигналов для регистрации предвестника землетрясения.

На фиг.1 показан приемник звуковых сигналов, построенный под землей; на фиг.2 показан узел мембраны приемника; на фиг.3 — схема, поясня>ощая работу концент„„ЯЦ„„1798751 Al браны концентратора шарнирно соединен-с целью множества шарнирных четырехзвенных механизмов с высоким передаточным отношением силы, последнее звено которой имеет удлиненную ось качания, на котором жестко установлены короткие рычаги. Кон-: цы рычагов шарнирно присоединены к центральным стержням мембран, которые соответственно герметично установлены на открытых горловинах цилиндрических сосудов. На стенах сосудов на определенных расстояниях от дна герметично установлено множество миниатюрных и реобразователей звука. Сосуды герметично вставлены в другие сосуды, являющимися термостатами, Цилиндрический сосуд анализатора инфраэвукового диапазона заполнен средой со сравнительно малой скоростью распространения звука. В цилиндрический сосуд анализатора скользяще установлен поршень, шток которого скользяще установлен в центральные отверстия сосуда анализатора и термостата и жестко присоединен к ведущему звену исполнительного механизма дистанционного управления. 4 з,п. ф-лы, 9 ил.

Ql ратора приемника; на фиг.4 — конструкция а стержня мембраны концентратора; на фиг.5 — анализатор спектра звука; нс фиг.6 — часть анализатора звука; на фиг.7 — пример связи мембран анализаторов с мембраной концентратора; на фиг.8 изображен анализатор плавного поиска значения частоты инфразвука-предвестника неизвестного очага землетрясения; на фиг.9 показана часть геофизической карты с.указанием (крестиками) подземных приемников, которь>е соста вля ют акустическую антен ну.

1798751

Приемник звуковых сигналов состоит из концентратора 1 звуковых волн построенного под землей резервуара жидкости с внутренней гладкой стенкой, имеющего форму эллипсоида вращения с фокацьной осью вращения, иэ узла преобразователя звуковых волн 2, установленного на полюсе эллипсоида, из шахты 3, линии электросвязи 4 и станции 5 регистрации и обработки сигналов, которая оборудована известными приборами. Станции можно оборудовать также приборами магнитной записи, светолучевыми осциллографами, гетеродинными приемниками для частотного анализа сигнала, поступившего от преобразователя и т.д.

Мембрана 6 преобразователя герметично установлена на полюсе концентратора перпендикулярно к оси (фиг,2), в центре мембраны по-направлению оси эллипсоида припаян стержень 7 с отверстиями для отвода воздуха при заполнении концентратора жидкостью, В аксиальном отверстии стержня скользяще устайовлен поплавок 8, который состоит из пробковой сердцевины

9, тонкостенных, скользящих втулок 10 и установленными между ними тороидэльными. уплотнительными кольцами 11. Стержень имеет отверстия Я и Я для пропуска воздуха, Конец стержня проходит через направлиощую втулку 12 и связывается с преобразователем 13.

Конструкция преобразователя звуковых колебаний известна, она либо электродинамическая,.либо пьезоэлектрическая.

Преобразователь закрыт колпаком 14, На полюсе концентратора армирована втулка, в окне которой установлены мембрана 6, прокладка 15 и гайка 16. Датчик установлен на кронштейне 17. Патрубками 18 подается жидкость в полость концентратора, Для спектрального анализа подземных звуковых сигналов стер>кень 7 шарнирно соединен са звеном первого четйрехзвенного шарнирного механизма 19, с которым шарнирно соединен другой четырехзвенный шарнирный механизм 20, ведомое звено которого шарнирно присоединено к центральному стержню. мембраны 21 цилиндрического сосуда 22 анализатора.

Соотношения длин рычагов таковы, что обеспечивают почти независимые колеба- ния >лембраны 6. Увеличивая количество четырехзвенных. механизмов или передаточное отношение силы, можно обеспечить нееобходимый уровень звукового сигнала на мембранах 21 цилиндрических сосудов анализаторов, . стороны которых шарнирно связаны с рычагами и жестко установлены на общей оси 23 (фиг.7). Мембрана анализатора крепится прокладкой 24 и гайкой 25 нэ горловине сосуда 22 анализатора, к которому присоединены патрубки 26 с краниками для заполнения сосуда жидкой или газовой массой 27, для уменьшения или увеличения масштаба длин возникших в сосуде стоячих волн, Например, инфраэвук с частотой 4 Гц в закрытой с двух концов трубе, заполненной воздухом, образует стоячую волну Я/4 = 20,6 м, Длина сосуда

"0 анализатора данного примера не должна быть менее 20,6 м для основного тона звука.

Изготовление и обслуживание такого анализатора затруднено. Возникает необходим6сть применения среди распространения звуковых волн в анализаторах, уменьшающих скорость распространения волн для инфразвукового диапазона частот. (Улитковый проток человеческого уха заполнен перилимфой, благодаря чему на всю длину, около

20 6 см, улитковой трубки помещаются пучности стоячих волн слышимых звуков). Для инфразвукового диапазона.частот можно использовать густые смазочные материалы

: цИПТИМ-201; тавот и др., смесь желатина с глицерином (например, скорость звука в резиновой смеси равна 54 м/с), Трубы анализатора имеют разные длины и заполнены разной средой дя охвата всего диапазона частот звуковых колеба30 ний, возникшие в земной коре перед землетрясением. На стенках труб анализаторов герметично вмонтированы преобразователи звука 28. Можно использовать электромагнитный микрофон ДЕМШ.-1 или

35 миниатюрный пьезокерамический микро. фон. Каждый микрофон установлен на определенном расстоянии от дна цилиндрического сосуда 22, на местах пучностей определенной звуковой стоячей вол40 ны. Электропроводы от преобразователей составляют жгут и герметично проходят через изогнутую трубку 29 к станции обработки и регистрации сигналов 5.

Преобразователь можно установить на отдельном стержне 30, который хвоставиком герметична затянут на стенке сосуда 22.

Можно и установить во втулку 31, которая герметично впрессована в стенку сосуда и имеет боковые отверстия, сообщающие за50 днюю часть мембраны преобразователя 28 са средой 27 сосуда, Преобразователь закреплен шайбой 32 и гайкой ЗЗ. Электропроводка 34 проходит через центральное отверстие в гайке и залита герметиком 35.

55 Для стабильности работы анализатора сосуд 22 установлен герметично в кожух 36 термастэтэ, нэ котором имеются патрубки

37 для подачи и отвода теплаобменной сре" ды, На кожухе герметично установлен также терморегулятор 38 (например, фреоновый, 1798751

10

35 как на холодильниках). Сосуды установлены .на подставках 39.

Для настройки жесткости мембраны 6 на более высокие частоты диапазона приема применяется дополнительная пружина . 40, которая с помощью винта 41 установлена на аксиальный отросток стержня 7 мембраны. Движение винта может быть управляемым сервомеханизмом из станции

5 (на эскизе не показан), Жгут электропроводов 42, проходя через трубку 29, протягивается к станции 5, где каждая отдельная пара проводов от преобразователей 28 присоединяется к входному каскаду отдельного усилителя, Анализатор непрерывного поиска составляющих волн спектра предшествующего землетрясению звукового ситнала содержит поршень 43 (фиг,8), который непрерывно перемещается в сосуде анализатора, а шток 44 скользяще проходит через отверстие на дне сосуда и кожуха 36 и жестко присоединяется со штоком поршня рабочего гидроцилиндра 45 гидроусилителя с жидкостной обратной связью. Плунжер золотника управления 46 связан со шкалой отсчета движения поршня 43 и находится в помещении станции 5, Обе секции сосуда, разделенные поршнем 43, сообщаются трубкой 47.

Множество приемников звуковых волн, построенных на определенной географической местности пор окружности, составляют круговую акустическую антенну 48 (фйг.9), в центре которой построена центральная станция 49, которая кабелями или радиотелевизионной системой связана с приемниками звуковых сигналов (на эскизах схема связи не показана).

Формула изобретения

1. Приемник звуковых сигналов, содер-.

>кащий концентратор и преобразователь звуковых сигналов с чувствительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при приеме звуковых сигналов землетрясений, концентратор выполнен в виде резервуара, заполненного жидкостью, внутренняя полость которого имеет форму одноосного эллипсоида вращения, при этом на одном из полюсов концентратора перпендикулярно к оси вращения в стенку резервуара встроена мембрана, центр которой стержнем соединен с чувствительным элементом преобразователя звуковых сигналов.

2. Приемник поп.1, отл и чаю щийся тем, что, с целью приема высокочастотных сигналов путем изменения упругости мембраны, стержень приемника снабжен параллельным отростком, связанным через пружину и регулировочный винт с резервуаром.

3, Приемник по пп.1 и 2,отл ича ющий с я тем, что, с целью спектрального анализа звуковых сигналов, в него введен цилиндрическйй coñóä. внутренний объем которого разделен поршнем на две сообщающиеся. части, шток поршня проходит сквозь отверстие в днище и соединен с дистанционно управляемым исполнительным механизмом, в горловине сосуда установлена мембрана, связанная с помощью шарнирного четырехзвенного механизма со стержнем концентратора, в стенках сосуда, вдоль образующей, по длине хода поршня вмонтированы преобразователи звуковых сигналов, при этом цилиндрический сосуд помещен в термостат.

4, Приемник по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью спектрального анализа звуковых сигналов, приемник снабжен цилиндрическими сосудами по числу анализируемых частот, на стенках которых на определенных, зависящих от анализируемой частоты расстояниях от дна вмонтированы преобразователи звуковых сигналов, в горловинах сосудов установлены мембраны, связанные с помощью шарнирных четырехзвенных механизмов со стержнем приемника. при этом цилиндрические сосуды размещены в термостатах.

5. Приемник по п.4, отличающийся тем, что, с целью повышения компактности, цилиндрические сосуды заполнены средой с малой по отношению к воздуху скоростью распространения звука.

1798751

1798751

26 29

Составитель А.Овсепян

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор Н.Буцок

Редактор Н.Козлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Зак-аз 771 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5