Устройство для регистрации акустических сигналов

Устройство для регистрации акустических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

н

МФФБ иф тв Фг Ф Фюй и б Е Ф1ФФ МьЛ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.05.77 (21}2481229/18-10 с присоединением заявки ¹ —(23) Приоритет (43) Опубликовано 05.10.78Бюллетень №37 (45) Дата опубликования описания ой.0%N.

2 (51) М. Кл.

Н 04 Я 17/00

Государственный комитет

Совета Министров CCCP аа делам изобретений и открытий (53) УДК 534.232 (088.8) В. Н. Бовечко и А. М. Амельянец (72) Авторы изобретения

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени высшее техническое училише им. Н. Э. Баумана (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРА11ИИ АКУСТИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

20

Изобретение относится к технической акустике и может найти применение в технике приема ц возбуждения упругих волн, в частности в устройствах для регистрации акустически сигналов.

Известны аналогичные устройства но тан ному назначению, которые содержат пьезоэлектрический датчик, усилитель и регистратор (1i.

Однако они нс точно воспроизводят срорму сигналов.

Наиболее близким по технической сугцности к изобретению является устройство, содержашее пьезоэлектрический датчик акустических сигналов, к выходу которого подключены последовательно соединенные усилитель и регистратор1 Ь .

Основным недостатком известных устройств является то, что они не позволяют регистрировать форму акустических сигналов из-за узкополосности. Кроме того, применяемыс усилители с большим входным сопротиB;Iå«Håм имеют повышенный уровень 1«умов и наводок, треоуют специальных мер предосторожности при эксплуатации, сложны в изготовлении. Пьезоэлементы датчиков

-имеют недостаточно высокую собственную резонансную частоту при выполнении друIHx предъявляемых к ним требований.

Цель1О Hçîáðåòåíèÿ является расширение диапазона рабочих частот н увеличение чувcTBHTc7hHocTH чстрОиства.

Посгавленная цель достигается тем, что устройство снабжс Но электромеханическим нреооразователеч, вынолненныч в виде электропроводящей пластины и диэлектрической прокладки и l с7 Янов 7сн и ь! м на Восп17ин имаюшей давление поверхности датчика, а выхОд, усилителя подключен к электропроводя1цей пластине электромеханического преобразователя. Это дает возможность Ocv ществить компенсацию наведенного вследствие прячого пьезоэффекта заряда посредством прнкла 1ываемых к пьезоэлементу электрических сил.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для регистрации акустических сигналов содержит электропроводягцую пластин 1 и диэлектрическую прокладку 2, играющие роль электромеханического преобразователя, соединенного с воспринимаю62760

3 шей давленйе поверхностью датчика 3, усилитель 4 и регистрируемый прибор 5.

Регистрирующий сигнал через электропроводягцую пластину 1 и прокладку 2 оступает на воспринимаюшую давление Iloверхность датчика 3. Материалы пластины и прокладки-взяты с акустическим сопротивлением, равным акустическому сопротивлению материала датчика 3 для предотвращения отражения.

На деформированном под воздействием сигнала пьезоэлементе датчика 3 вследствие прямого пьеЗоэффекта наводится электрический заряд, соответствуюшее которому напряжение усиливается усилителем 4 и подается на пластину 1. Возникшие между пластиной 1 и пьезоэлементом датчика 3 электрические силы деформируют последний в обратном направлении, компенсируя наведенный ранее заряд. Соответствующее состоянию компенсации напряжение на пластине 1 измеряют вольтметром 5, как выходную величину.

Усилитель 4 помимо усиления сигнала обратной связи осушествляет функцию согласования с датчиком 3, поскольку в данном устройстве, в отличие от известных, сопротивление нагрузки датчика 3 выбирается из условия наилучшего соотношения сигнал/шум при максимальной ширине диапазона рабочих частот, т. е. достаточно низким, а не высоким, требующим применения специальных предусилителей.

Уменьшение сопротивления нагрузки дат- ЗО чика 3 возможно потому, что последний работает при отсутствии заряда на пьезоэлементе, который практически не деформируется. Уменьшение деформации пьезоэлемента приводит к повышению его эффективной

35 жесткости и, следовательно, увеличению резонансной частоты, что расширяет диапазон рабочих частот и повышает чувствительность датчика 3.

Таким образом, примененная обратная связь, помимо качественного улучшения фор- 40 мы сигнала, изменяет физические характе!

4 ристикп датчика 3, повышая его чувствительность и расширяя диапазон рабочих частот, повышает чувствительность устройства в целом, улучшая условия согласования датчика 3 с усилителем 4.

Использование нового элемента — — электромеханического преобразователя и компенсация наводимого на пьезоэлементе заряда выгодно отличают предлагае«ое устройство от прототипа и позволя|от р I HcTpIIpoвать форму акустических снипа 108, расширить диапазон рабочих частот примерно на порядок и повысить чувствительность устройства в 2 — 3 раза. Это расширит сферу применения устройства в дефектоскопии для регистрации сигналов акустической эмиссии с последующей количественной расшифровкой, а также для регистрации малых изменений давления, напримеp, в системах I II,Iростатического нивелирования.

Форлгулсг изоб1эетения

Устройство для регистрации акустических сигналов, содержагцее пьезоэлектрический датчик акустических сигналов, к выходу которого подключены последовательно соединенные усилитель и регистратор, отличагои ееся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и увеличения чувствительности устройства, оно снабжено электромеханическим преобразователем, выполненным в виде электропроводяшей пластины и диэлектрической прокладки и установленным на воспринимающей давление поверхности датчика, а выход усилителя подключен к электропроводяшей пластине электромеханического преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Логинов В. Г. Электрические измерения механических величин, М., «Энергия», 1976, стр. 71 — 74.

2. Заявка No 2308573/10, кл. Н 04 R 17(00, 1977, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

ДНИ И ПИ Заказ 5641/54 Тираж 805 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4