МИКРОБАРОГРАФ Российский патент 2009 года по МПК G01L7/12 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации колебаний атмосферного давления, генерируемых естественными и искусственными источниками (например, химическими или ядерными взрывами), находящимися на различных расстояниях.

Известны устройства - микробарографы, включающие в себя акустический датчик, состоящий из чувствительного элемента и преобразователя колебаний чувствительного элемента в электрический сигнал, электрический усилитель и регистратор [1, 2].

Наиболее близким по техническим признакам к настоящему микробарографу является микробарограф [3, 4], в котором чувствительный элемент выполнен в виде горизонтального уравновешенного маятника с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая пустотелой герметичной и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем для уравновешивания маятника длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы. В качестве преобразователя такого датчика может использоваться, например, переменный конденсатор, одной из пластин (группы пластин) которого является подвижная пластина (группа пластин), скрепленная с инертной массой на большем плече маятника, а второй - измерительная пластина (группа пластин), скрепленная с основанием параллельно подвижной пластине.

При изменении атмосферного давления на пустотелую с большим объемом массу в соответствии с законом Архимеда воздействует большая сила выталкивания или опускания, чем на монолитную массу, что приводит к колебаниям маятника и изменению сопротивления конденсатора, а следовательно, падению напряжения на нем в соответствии с колебаниями давления. В дальнейшем изменяющееся в соответствии с колебаниями давления напряжение усиливается электрическим усилителем и регистрируется самописцем или иным регистратором.

Недостатком данного микробарографа является то, что он регистрирует колебания давления различных частот в широком диапазоне, что приводит к искажению полезного сигнала турбулентными флуктуациями и другими помехами.

Задачей изобретения является создание микробарографа, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в избирательном приеме и преобразовании колебаний атмосферного давления определенного частотного диапазона, то есть микробарографа, являющегося одновременно и полосовым фильтром. Этот технический результат в предлагаемом микробарографе, содержащем горизонтальный уравновешенный маятник с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая пустотелой герметичной и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем для уравновешивания маятника длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы, преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал и усилитель электрического сигнала, достигается тем, что в пустотелую большую массу вводится малый воздушный капилляр, и вся маятниковая система с преобразователем помещается в объемный контейнер, имеющий контакт с внешней средой через большой воздушный капилляр.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображены: 6 - контейнер, 3 - большой капилляр, 1 - монолитная масса, 2 - ее плечо, 7 - пустотелая масса, 4 - ее плечо, 5 - малый капилляр, 8 - преобразователь колебаний инертной массы в электрический сигнал (например, емкостной и т.п.).

Устройство работает следующим образом. При колебаниях атмосферного давления в контейнер 6 через большой капилляр 3 проходят относительно низкочастотные колебания, так как акустическое сопротивление капилляра возрастает с увеличением частоты колебаний. Таким образом, первый большой капилляр 3 пропускает сигналы нижних частот и не пропускает (подавляет) помеховые колебания верхних частот. Из всей суперпозиции частот, прошедших в контейнер 6, через малый капилляр 5 пустотелой массы 7 также будут проникать только самые низкочастотные колебания, и в этом случае давление внутри пустотелой массы 7 практически будет равно давлению в контейнере 6, и маятниковая система останется в покое. Реагировать маятниковая система будет только на высокочастотные составляющие низкочастотных волн, прошедших в контейнер 6, то есть пустотелая масса 7 в соответствии с законом Архимеда будет опускаться или подниматься только в некотором диапазоне частот, который будет определяться объемами контейнера 6 и пустотелой массы 7 и длинами и (или) радиусами капилляров 3, 5. В итоге, колебания маятника приводят к изменению напряжения на конденсаторе 8 в соответствии с колебаниями давления в требуемом частотном диапазоне. Нижняя и верхняя частоты среза полосового фильтра регулируются с помощью изменения длин и (или) радиуса соответственно большого и малого воздушных капилляров.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что заявленное изобретение позволяет осуществлять избирательный прием и преобразование колебаний атмосферного давления определенного частотного диапазона, то есть микробарографа, являющегося одновременно и полосовым фильтром, за счет ввода малого воздушного капилляра в пустотелую массу и помещения всей маятниковой системы с преобразователем в объемный контейнер, имеющий контакт с внешней средой через большой воздушный капилляр, что было невозможно в прототипе.

Следовательно, техническое решение соответствует критерию "новизна".

Кроме того, так как заявленный технический результат достигается введением всей совокупности существенных признаков, что в известной патентной и научной литературе не обнаружено на дату подачи заявки, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Источники информации

1. Техническое описание на изделие приема, регистрации и автоматизированной обработки колебаний атмосферного давления (микробарограф) К-303-А. - М.: Министерство Обороны, 1985.

2. Техническое описание на изделие, предназначенное для приема колебаний атмосферного давления (микробарограф) К-304-А. - М.: Министерство Обороны, 1984.

3. Авторское свидетельство SU 1624287 от 30.01.1991. G01L 7/12, 4 с.

4. Авторское свидетельство SU 569885 от 25.08.1977. G01L 7/12, 3 с.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в средствах регистрации колебаний атмосферного давления, генерируемых естественными и искусственными источниками. Техническим результатом является создание микробарографа, состоящего в избирательном приеме и преобразовании колебаний атмосферного давления определенного частотного диапазона. Микробарограф содержит горизонтальный уравновешенный маятник с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая пустотелой и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем для уравновешивания маятника длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы с преобразователем колебаний маятниковой системы в электрический сигнал и усилитель электрического сигнала. Причем в пустотелую большую массу введен малый воздушный капилляр, и вся маятниковая система с преобразователем помещена в объемный контейнер, имеющий контакт с внешней средой через большой воздушный капилляр. 1 ил.

Микробарограф, содержащий горизонтальный уравновешенный маятник с двумя разнесенными относительно оси качаний инертными массами, одна из которых является монолитной, а вторая - пустотелой и имеющей больший объем и меньшую массу, чем монолитная, причем для уравновешивания маятника длина плеча пустотелой массы больше плеча монолитной массы, преобразователь колебаний маятниковой системы в электрический сигнал и усилитель электрического сигнала, отличающийся тем, что в пустотелую большую массу введен малый воздушный капилляр, и что вся маятниковая система с преобразователем помещена в объемный контейнер, имеющий контакт с внешней средой через большой воздушный капилляр.