Инфразвуковой микробарометр

Изобретение относится к метрологии, в частности к инфразвуковым микробарометрам. Инфразвуковой микробарометр состоит из корпуса, содержащего приемную и опорную камеры. Камеры разделены мембраной и соединены дросселем, обеспечивающим фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления. Опорная камера разделена на две секции, соединенные между собой дросселем, обеспечивающим фильтрацию колебаний звуковой частоты. Мембрана соединена штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, расположенного в опорной камере. Рядом с мембраной со стороны приемной и опорной камер находятся упоры. Дроссели выполнены в виде капилляров. Технический результат - упрощение конструкции микробарометра, защита от перегрузок давлениями, превышающими диапазон измеряемых давлений, и фильтрация длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебаний звуковой частоты. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения инфразвуковых колебаний в диапазоне от 0,01 ГЦ до 10 Гц и преобразования их в электрический сигнал. Конструкция МБ должна обеспечивать фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебания звуковой частоты.

Известен микробарометр индукционного типа МВ2000 («Martec Tekelec Systems», Франция; см.: Elements of an Operational System. First International Workshop on Acoustic Remote Sensing of Volcanoes. - Quito, Ecuador, January 22, 2006). Принцип действия основан на деформации пластин анероидного барометра пропорционально изменению атмосферного давления. Для измерения степени деформации применен датчик смещения на основе LVDT (линейный трансформатор с переменным коэффициентом передачи).

Известны аналогичные друг другу по конструкции микробарометры конденсаторного типа: микробарометр Метеорологического института Королевства Нидерланды (KNMI; см.: L.G. Evers. The inaudible symphony: on the detection and source identification of atmospheric infrasound. - Gildeprint B.V., Enschede, Netherlands, 2008. - C. 13-15) и принятый в качестве прототипа К-304-АМ1.1 (НТЦ «Географические измерения», Новосибирск. 2013; ISGM-03M - экспортный вариант: http://ntcgi.ru/products/differential-mikrobarometr-isgm-03m.php). Конструкция микробарометров содержит приемную и опорную камеры, разделенные мембраной и соединенные дросселем. Дроссель и объемы приемной и опорной камеры образуют фильтр верхних частот. Принцип действия заключается в том, что деформируемая под действием атмосферного давления мембрана создает совместно с неподвижным электродом микробарометра плоский конденсатор, емкость которого изменяется пропорционально изменению амплитуды инфразвуковых колебаний в определенном диапазоне. Колебательный контур, в состав которого входит данный конденсатор, управляет частотой генератора.

Сложностью конструкции известных микробарометров является использование анероидной коробки и датчика смещения или, в другом исполнении, необходимостью формирования колебательного контура, в состав которого входит плоский конденсатор.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции микробарометра, фильтрация длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебания звуковой частоты и обеспечение защиты от перегрузок давлениями, превышающими измеряемые давления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

1 - приемная камера;

2 - опорная камера;

3 - мембрана;

4 - ограничители хода мембраны;

5 - шток;

6 - мембранно-рычажный тензопреобразователь;

7, 8 - дроссели с акустическими сопротивлениями R1 и R2.

Устройство работает следующим образом:

Для компенсации длиннопериодных колебаний атмосферного давления применен фильтр верхних частот, для чего приемная камера соединена с опорной камерой капилляром с акустическим сопротивлением R1. Тензопреобразователь, связанный с измерительной мембраной штоком, преобразует разность давлений между приемной и опорной камерами в электрический сигнал. С одной стороны на измерительную мембрану действует входное давление, равное сумме постоянного атмосферного РА и измеряемого переменного РИ. На другую сторону мембраны действует давление опорной камеры, которое выравнивается с давлением в приемной камере за счет перетекания воздуха через капилляр. Параметры капилляра рассчитываются таким образом, чтобы на частотах выше 0,01 Гц перетекание давления было незначительным, и давление в опорной камере равнялось атмосферному РА. В этом случае дифференциальное давление, приложенное к мембране, будет равно Ри. Мембрана обеспечивает возможность измерения малых давлений, равных единицам паскаля. При возникновении перегрузок мембрана ложится на упоры.

Параметры капилляра (диаметр и длина) выбираются исходя из требования обеспечить величину нижней граничной частоты 0,01 Гц: чем больше акустическое сопротивление капилляра R1, тем ниже граничная частота.

Нижняя граничная частота вычисляется по формуле

где: τ - постоянная времени, τ=RaСа;

Ra - акустическое сопротивление,

μ - вязкость воздуха;

Т - температура воздуха;

- длина капилляра;

r - радиус капилляра;

Са- акустическая емкость,

V0 объем опорной камеры;

Ра - атмосферное давление.

Для компенсации акустических воздействий звуковой частоты и ветровых помех (подавления высокочастотных составляющих) применен фильтр нижних частот, для чего опорную камеру предлагается разделить на два объема, соединенных между собой вторым капилляром с акустическим сопротивлением R2. Чем меньше акустическое сопротивление капилляра R2, тем выше граничная частота. Параметры капилляра R2 рассчитываются по формулам, приведенным выше, исходя из требования обеспечить частоту среза порядка 15-20 Гц.

Инфразвуковой микробарометр, состоящий из приемной и опорной камер в едином корпусе, разделенных мембраной с защитой от перегрузок, соединенной штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, размещенного внутри опорной камеры, связанной с приемной камерой дросселем, обеспечивающим фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления, при этом опорная камера состоит из двух секций, соединенных между собой дросселем, обеспечивающим фильтрацию колебаний звуковой частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу контроля посадочного натяга обода ротора электрической машины. Способ содержит ввод до установки клиньев, после расклиновки и в процессе эксплуатации электрической машины с торцевой поверхности закладных клиньев упругих волн, измерение временных задержек упругих волн для каждого клина и расчет величины (P) - относительного изменения разности временных задержек распространения упругих волн в клине.

Предложен способ остронаправленного приема звуковых сигналов в телесном угле не больше 15°. На жесткой линейной штанге размещают 4 микрофона.

Изобретение относится к электрическим испытаниям на восприимчивость к электромагнитному полю. Способ испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к электромагнитному полю, при котором испытуемое электрооборудование устанавливают в бортовую сеть транспортного средства и подвергают поочередно электромагнитное поле воздействиям в заданном диапазоне частот сформированными амплитудно-модулированным, импульсно-модулированным и гармоническим сигналами.

Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам отслеживания и передачи информации о состоянии объекта контроля. Устройство содержит модуль отслеживания амплитудной характеристики состояния контактной направляющей детали, антенну PIFA, которая расположена в металлической полости, обращенной наружу и закрытой защитной крышкой из прозрачного материала, пропускающего электромагнитные волны.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерения крутильных колебаний валопроводов. Система мониторинга крутильных колебаний содержит измерительные информационные элементы, выполненные в виде зубцов расположенного на валу зубчатого диска, информационный элемент отметчика оборотов, выполненный в виде дополнительного диска с одиночным зубцом или с одиночной впадиной, неподвижные бесконтактные датчики, а также аппаратно-программный блок.

Изобретение относится к акустике, в частности к способам остронаправленного приема звука. Способ остронаправленного приема звуковых волн, в котором прием осуществляют четырьмя микрофонами, расположенными на жесткой линейной основе.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при эксплуатации и ремонте энергетических турбоагрегатов. Система диагностирования технического состояния контролируемого вала или валопровода содержит закрепленные на валу два контактных датчика абсолютной вибрации и по меньшей мере одно устройство согласования сигналов указанных датчиков, подключенное к считывающему устройству.

Изобретение относится к микромеханике и предназначено для измерения амплитудно-частотных характеристик подвижных элементов микромеханических устройств. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды. .

Изобретение относится к области измерения механических колебаний по величине сигнала отражения и может быть использовано для бесконтактного измерения и непрерывного контроля параметров колебаний турбинных и компрессорных лопаток в эксплуатационных условиях.

Изобретение относится к метрологии, в частности к инфразвуковым микробарометрам. Инфразвуковой микробарометр состоит из корпуса, содержащего приемную и опорную камеры. Камеры разделены мембраной и соединены дросселем, обеспечивающим фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления. Опорная камера разделена на две секции, соединенные между собой дросселем, обеспечивающим фильтрацию колебаний звуковой частоты. Мембрана соединена штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, расположенного в опорной камере. Рядом с мембраной со стороны приемной и опорной камер находятся упоры. Дроссели выполнены в виде капилляров. Технический результат - упрощение конструкции микробарометра, защита от перегрузок давлениями, превышающими диапазон измеряемых давлений, и фильтрация длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебаний звуковой частоты. 1 ил.

Наверх