Датчик для акустических измерений

.801014154 А ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ельство СССР/00, 1980. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Московский триждордейа Октябрьской РеТрудового Красного Знный завод им. И.А. Ли(56) 1. Описание йрибКаталог фирмы "БрюльСеборг, изб-во"К. Лар1981/82.2. Авторское саидейф 772609, кл, 6 10 1. 11 15В,В. Исаев,акановы ордена Ленина,волюции и орденаамени автомобильхачева8,8)ора типа 2503.и Кьер", Дания,сен и сын",(54)(Б 7) ДАТЧИК ДЛЯ АККТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, содержащий сферический корН 0417/00; В 06 В У 061,пус с устройством подвеса и с встроенными приемниками колебательной ско-.рости корпуса, о т л и ч а ю щ и й "с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей путем из"мерения пространственного вектора интенсивности акустического поля в газовых средах, корпус датчика выполнен в виде жесткой тонкостенной сферической оболочки и снабжен четырьмяприемниками звукового давления, мембраны которых расположены в вершинахправильного тетраздра,. вписанного всферу корпуса, а приемники колебательной скорости установлены на равных расстояниях от центра сферы втрех взаимно ортогональных направлениях по два приемника на каждую50 Эффективная работа датчика дляакустических измерений обеспечиваетсяреализацией круговой характеристикинаправленности по звуковому давлениюблагодаря введению четырех приемниковзвукового давления и получению дипольИзобретение относится к электромеханическим преобразователям, а именно к устройствам для преобразованиязвуковых колебаний в электрические.Известен датчик для измерения механических колебаний, содержащий трехкомпонентный акселерометр, чувствительный к механическим колебаниям втрех взаимно перпендикулярных направлениях 1 .Недостатком датчика является отсутствие возможности определения направления распространения колебаний.Известен также измеритель интен"сивности акустического поля в жид"ких средах, содержащий сферическуюподвешенную на гибких элементах,пьезокерамическую сферу с установленнымивнутри нее биморфными пьезоакселерометрами 2),Недостатком известного датчика яв"ляется неприменимость его для газовых сред ввиду малой чувствительности.Кроме того, датчик может быть использован для измерения интенсивноститолько стационарного акустическогополя в заданном заранее известном направлении,Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей засчет измерения пространственного вектора интенсивности акустического поля в газовых средах,что позволяетопределять направление распростране"ния колебаний в медленно меняющемся 35акустическом поле.Поставленная цель достигается тем,что в датчике для акустических измерений содержащем сферический корпусс устройством подвеса и с встроенными приемниками колебательной скоростикорпуса, корпус датчика выполнен в виде жесткой тонкостенной сферическойоболочки и снабжен четырьмя приемни"ками звукового давления, мембраны которых расположены в вершинах правильного тетраэдра, вписанного в сферукорпуса, а приемники колебательнойскорости установлены на равных расстояниях от центра сферы в трех взаимно ортогональных направлениях подва приемника на каждую ось,ной характеристики направленности поколебательной скорости для каждой пространственной координаты, что достигается расположением приемников колебательной скорости в трех взаимноортогональных направлениях по дваприемника на каждую ось. Важное зна-,чение имеет также сов 1 адение геометрического центра сферы, акустическихцентров приемника давления и приемника колебательной скорости с центроммасс всей конструкции. Последнееобеспечивается путем симметричногорасположения мембран приемников звукового давления в вершинах правильного тетраэда, вписанного в сферукорпуса, и размещением приемников колебательной скорости на равных рас"стояниях от центра сферы.На фиг 1,избражен предложенныйдатчик, общий вид; на фиг. 2 " то же,разрез; на фиг. 3 - схема пространственного расположения приемников звукового давления относительно осейчувствительности Х, У и Е и приемников колебательной скорости корпусадатчика,Датчик для акустических измеренийсостоит из тонкой сферической оболочки 1, выполненной, например, из ме"таллизированной с внешней стороныдля исключения влияния внешних электромагнитных полей жесткой легкойпластмассы. На поверхности корпусарасположены мембраны конденсаторныхприемников 2 звукового давления (мик-рофонов). Последние установлены гер"метично заподлицо с поверхностьюсферического корпуса. б целью исключения фазового набега и обеспечениякруговой характеристики направленности микрофоны 2 расположены в вершинах тетраэдра, мысленно вписанногов сферу (фиг. 3). Такое расположениеприемников звукового давления обеспечивает также сферическую симметриюотносительно падения звуковой волны.Внутри сферического корпуса в трехвзаимно ортогональных направленияхХ, У и Е на равных расстояниях от:.,центра сферы установлены приемники 3колебательной скорости (ускорения,смешения) корпуса датчика, по дваприемника на каждую ось. Центровкалриемников 3 колебательной скоростиотносительно геометрического центрасферического корпуса осуществляетсяс помощью куба 1 и установочных винтов 5. Вывод электрических сигналов.3 101 М 5 Й 4 ,от приемников 2 давления, соединенных и колебательной скорости по коордипараллельно с каждой парой приемни- натным осям, получают электрические ков 3 колебательной скорости, осу- сигналы пропорциональные проекциям ществляется с помощью,.гибких экрани- вектора интенсивности 4 на коор"-Ф рованных кабелей через отверстия в э динатные оси, 3,и 1. Зная прокорпусе сферы. екции вектораинтенсивности, опредеДатчик работает следующим образом. ляют путем векторного сложеня вели". При воздействии звуковой волны с чину и направление вектора 3 в проприемников звукового давления полу- странстве.чают электрический сигнал, пропорцио в Выполнение корпуса в виде легкой, нальный акустическому давлению, а с жесткой тонкостенной сферической оботрех пар расположенных взаимно орто- лочки позволяет уменьшить массу дат" гонально приемников колебательной чика, т.е. уменьшить его среднюю плот- скорости " электрические сигналы, про- ностьРсфеь и, таким образом, повыпорциональные колебательной скорости 1 Э;.сить чувствительность датчика на кочастиц среды в звуковой волне по трем лебательной скорости. Использование координатным осям Х, У и 7 В качест- в качестве приемника звукового давве приемников,. воспринимающих колеба- ления микроФонов позволяет применять ния корпуса датчика, могут быть ис" предложенный датчик интенсивности в пользованы.любые типы преобраэовате О газовых средах. Одновременное змелейф пьеэоакселерометры, электроди" рение трех проекций 3, 4,и 3 понамические приемникй колебательной эволяет определять распространение , скорости или применики смещения. При акустической энергии в пространстве использовании приемников ускорения в каждый момент времени при неизили смещения следует испольэовать И вестном направлении распространения ,:интегратФрм или дифФеренцирующие це" звуковой волны. ,почки для получения Электрическйхсиг-. Изобретение. найдет применение при налов, пропорциональным колебатель , : - исследованиях акустических полей в ной скорости ко 1 йуса датчика ийтен-.: ; замкнутых объемах и локализации иссивности. После последовательногоЗф точников шума, в частности, в кабиперемножения электрических сигналов, нах и салонах транспортных средств :пропорциональных зВуковому давлению и летательных аппаратов.1014154 Составитель В. Шороведактор О. Юрковецкая Техред К. Иыцьо ектор О. Макаренко Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная каз 3040/68 Тираж 675 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д, 4/5