“электроакустический преобразователь “olga”

(54) ЭЛ ЗОВАТ (57) Из техник нериро оГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССМ 869839, кл. В 06 В 1/02, 1979,ЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБЛЬ 01 6 А"бретение относится к акустичесв частности к устройствам дляания мощныхпериодических зв Изобретение относится к акустическои технике, в частности к устройствам для генерирования мощных звуковых колебаний, и может быть использовано в системах акустического и радиоакустического исследования атмосферы, для вибрационных испытаний конструкций в газовой среде, для акустических исследований ограниченных объемов, заполненных газовой средой (трубопроводов, скважин, шахт и т,п,),Известен электроакустический преобразователь (а,с, СССР М 485782, кл. В 06 В 1/02, 30,09,75), использующий дуговой разряд и содержащий разрядную камеру, образованную полюсами электромагнита, в виде продольной щели. в которой установлены два основных и один вспомогательный (поджигающий) электроды и рупор, согласующий акустический преобразователь с окружающей средой, Звуковые импульсы или периодические колебания в виде последовательности импульсов получают в результате однократных или периодических поджига и гашения дугового разряда. Электрическая дуга между основными электро, Я 17764 вых колебаний, Электроакустический преобразователь содержит последовательно соединенные разрядную камеру с двумя электродами, катушку индуктивности, конденсатор, заряжающийся от внешнего источника тока, и импульсный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику импульсов поджига, Новым в преобразователе является введение катушки индуктивности и размещение разрядной камеры с электродами в магнитном поле этой катушки, 1 ил. дами поджигается с помощью вспомогательного электрода, поэтому между основными электродами должно действовать напряжение, достаточное для раззития самостоятельного разряда, т,е. несколько киловольт, Гашение дуги происходит в результате ее обрыва на концах электродов при движении в магнитном поле.Недостатком известного электроакустического преобразователя является низкий КПД, обусловленный значительными потерями энергии в цепях электропитания, малым активным сопротивлением дуги и необходимостью дополнительного источника питания электромагнита.Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электроакустичес кий преобразователь(а.с, СССР Гч. 869839, кл. В 1/02, 07,10.81), содержащий разрядную камеру с двумя электродами, конденсатор, заряжаощийся от внешнего источника тока, и импульсный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику импульсов поджига. В известном преобразователегорение дуги прекращается после разряда конденсатора, подключенного к электродам. При этом величина и длительность импульса тока определяются полным активным сопротивлением цепи и индуктивностью проводов.Недостатком устройства является низкий КПД, обусловленный значительными потерями энергии в цепях электропитания, малым сопротивлением дуги и большим током разряда, а также малым объемом газа, разогреваемого плазмой дуги, По нашим оценкам, коэффициент преобразования электрической энергии в звуковую не превышает 0,020 о.Целью изобретения является повышение КПД дугового электроакустического преобразователя,Указанная цель достигается тем, что в электроакустическом преобразователе, содержащем разрядную камеру с двумя электродами, конденсатор, заряжающийся от внешнего источника тока, и импульсный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику импульсов подкига, в цепь дугового разряда введена катушка индуктивности, соединенная последовательно с высоковольтной обмоткой импульсного трансформатора и разрядной камерой с двумя электродами, Разрядная камера выполнена в виде полого цилиндра, помещенного в Магнитное поле катушки соосно с ней, электроды в разрядной камере расположены радиально под углом друг к другу и находятся в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра.Введение в,цепь дугового разряда катушки индуктивности и последовательное соединение ее с высоковольтной обмоткой импульсного транформатора и разрядной камерой с двумя электродами позволяет ограничить импульсный ток дуги, увеличить длительность импульса разряда и уменьшить потери в цепи электропитания.Помещение разрядной камеры в магнитное поле катушки индуктивности позволяет использовать возникающее в катушке за счет тока основного разряда сильное магнитное поле для перемещения дуги внутри разрядной камеры в процессе ее горения.Расположение электродов под углом друг к другу в плоскости. перпендикулярной вектору магнитного поля катушки, обеспечивает увеличение длины шнура дуги (плазмы) при ее. перемещении, При этом увеличивается эффективность теплообмена между плазмой дуги и нейтральным газом в разрядной камере, что позволяет увеличить КПД преобразователя.На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг,2 - расположение электродов в разрядной камере.Электроакустический преобразователь(фиг. 1) содержит разрядную камеру 1 с дву мя электродами 2, конденсатор 3, импульсный повышающий трансформатор 4, катушку 5 индуктивности и шунтирующий ее конденсатор 6.Разрядная камера 1 своими двумя элек тродами 2 соединена последовательно сконденсатором 3 через вторичную (повышающую) обмотку импульсного трансформатора 4 и катушку 5 индуктивности.Шунтирующий конденсатор 6 подключен 15 параллельно катушке 5 индуктивности, при. чем емкость конденсатора 6 значительноменьше емкости конденсатора 3, Первичная обмотка импульсного трансформатора 4 соединена с источником импульсов поджига 20 разряда, Конденсатор 3 подключен к полюсам внешнего источника постоянного тока.Разрядная камера 1 выполнена в виде полого цилиндра и помещена в рабочую зону катушки 5 индуктивности, а электроды 2 в 25 виде штырей введены радиально в разрядную камеру 1 под углом так, что магнитное поле катушки 5 индуктивности направлено перпендикулярно плоскости расположения электродов 2, а минимальное расстояние 30 между электродами 2 находится в центральной части камеры 1 (фиг. 2).Электроакустический преобразовательработает следующим образом.Конденсатор 3 заряжается периодиче ски в перерывах между импульсами дугового разряда от внешнего источника до напряжения порядка 500 В, после чего на первичную обмотку импульсного трансформатора 4 подается импульс поджига дли тельностью около 10 с, При этом навторичной обмотке импульсного трансформатора 4 возникает импульс высокого напряжения 15 3 кВ, вызывающий искровой пробой зазора между электродами 2 в цен тральной части разрядной камеры 1, гдерасстояние между электродачи 2 минимально. Конденсатор 6 шунтирует катушку 5 индуктивности во время действия импульса поджига. Во время искрового поджигэюще го разряда между электродами 2 образуетсяпроводящий канал, по которому через вторичную обмотку импульсного трансформатора 4 и катушку 5 индуктивностиначинается разряд конденсатора 3 (основ ной разряд). Газовый разряд между электродами 2 быстро переходит в стадию дугового.Сердечник трансформатора 4 насыщается током основного разряда. В цепи дугового разряда образуется колебательный контур, состоящий из катушки 5 индуктивности и1776451 оставитель В.Петровехред М. Моргентал ектор. М,Демчик едактор Т.Иван аказ 4089 ВНИИП Тираж сударственного комитета по изо 113035, Москва, Ж. РаПодписноетениям и открытиям при ГКНТ ССкая наб., 4/5 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 конденсатора 3, резонансная частота которого близка к частоте генерируемых колебаний. Длительность импульса тока основного разряда соответствует половине периода свободных колебаний этого контура, Шнур 5 дугового разряда в цепи, содержащей катушку 5. индуктивности, устойчив к кратковременным внешним воздействиям, Поэтому деформации шнура не приводят к обрыву дуги. Это позволяет расположить 10 электроды 2 в разрядной камере 1 так, чтобы при движении дуги в магнитном поле катушки 5 длина шнура дуги существенно увеличивалась,Под действием магнитного поля катуш ки 5 каждый элемент шнура дугового разряда перемещается от центра камеры 1 в радиальном направлении, сохраняя форму дуги окружности. Удлинение шнура дугового разряда увеличивает его электрическое 20 сопротивление и, следовательно, увеличивается количество выделенного в разрядной камере 1 тепла. Сильное магнитное поле катушки 5 вызывает перемещение шнура . дуги с большой скоростью и резко увеличи вает теплообмен в области движущейся плазмы. Импульсный разогрев и быстрое охлаждение газа в разрядной камере 1 после прекращения разряда порождают звуковую волну, распространяющуюся от 30 устройства.+ Частота звуковых колебаний равна частоте следования импульсов поджига, Относительный уровень мощности высших гармоник не превышает 30 о и ри полной акустической мощности 10 Вт,Коэффициент полезного действия преобразователя (по результатам предварительных испытаний) составляет от 1 до 6.Преобразователь может использоваться в системах акустического и радиоакустического зондирования атмосферы, для вибрационных испытаний конструкций в газовой среде и газовом потоке, для акустического исследования трубопроводов, шахт, скважин и т.п.Формула изобретения Электроакустический преобразователь, содержащий разрядную камеру с двумя электродами, конденсатор, импульсный трансформатор с высоковольтной обмоткой и внешний источник тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД,в него введена катушка индуктивности, соединенная последовательно с конденсатором и подключенная к одному из электродов, другой электрод связан с высоковольтной обмоткой импульсного трансформатора, причем электроды расположены под углом друг к другу в плоскости, перпендикулярной оси катушки, и размещены в ее рабочей зоне.