Приемный акустический преобразователь Советский патент 1983 года по МПК B06B1/06 

Изобретение относится к технической акустике и может быть применено в технике контроля режимов работы различных устройств, например разрядов, развивающихся в жидкой (масляной) или твердой изоляции электрических, силовых трансформаторов, конденсаторов, реакторов и т. д. Известны устройства для акустической регистрации электрических разрядов, основанные на преобразовании аку.стич,еской волны от источника разрядов в электрический сигнал с помощью пьезоэлементов и последующей электрической регистрации, содержащие укрепленные в корпусе: пьезоэлемент, прижимное кольцо, уплотнительную прокладку и выходной коаксиальньш кабель 1. Однако данный преобразователь в своей механической части не является резонансным, так как не содержит акустических волноводных элементов, настроенных на определенную частоту, что обуславливает сравнительно низкую помехоустойчивость преобразователи, поскольку механическое возбуждение любого характера (удар, вибрация) приводит к ложному выходному сигналу. Наиболее близким по технической сущностн к предлагаемому является акустический преобразователь, содержащий корпус с открытым окном, в котором закреплен акустический волновод с встроенным в него пьезоэлементом, связанный с демпфером 2. Однако в нем демпфер, необходимый для получения заданной полосы пропускания частот, выполнен в виде поглощающего колебания материала, закрепленного на корпусе, в результате чего удары по корпусу и испытываемые им вибрации передаются на пьезоэлемент, создавая помехи. Цель изобретения - увеличение помехоустойчивости преобразователя за счет фильтрации помех. Указанная цель достигается тем, что в приемном акустическом преобразователе, содержащем корпус с открытым окном, в котором закреплен акустический волновод с встроенным в него пьезоэлементом, связанный с демпфером, демпфер выполнен в виде помещенной между полюсами постоявного магнита проводящей пластины, прикрепленной к торцу волновода. При этом постоянные магниты демпфера укреплены на волноводе. Элементы крепления волновода к корпусу и постоянных магнитов демпфера к волноводу расположены в узлах колебаний волновода. На чертеже изображена конструкция устройства без корпуса. Акустический волновод, который при измерении приводит в акустический контакт с объектом контроля, состоит из двух соосно расположенных частей 1 и 2. Обе части волновода имеют специальную, например экспоненциальную, форму образующей боковой поверхности и служат для концентрации энергии звуковых волн в пьезоэлементе. Часть 1 волновода закреплена в корпусе (не показан) с помощью элементов 3 крепления, выступающих из окна корпуса, для обеспечения надежного акустического контакта с обследуемым аппаратом. Между частями волновода 1 и 2 вклеен пьезоэлемент 4 с электрическими выводами 5 к схеме регистрации сигнала преобразователя. К части 2 акустического волновода припаяна медная пластинка 6, помещенная в поле постоянных магнитов 7. Для концентрации магнитного поля служат полюсные наконечники 8 и замыкатели магнитного потока 9. Акустический приемный преобразователь работает следующим образом. Акустическая волна от источника звука проходит по элементам конструкции объекта контроля и достигает щирокого конца акустического волновода, концентрируясь проходит через пьезоэлемент, попадает в демпфер и рассеивается. Рассеивание акустической энергии происходит за счет электрического сопротивления пластины индукционным током, т. е. за счет нагрева пластины. При прохождении волны по волноводу через пьезоэлемент на его обкладках появляется переменная ЭДС с частотой, соответствующей собственной частоте механической системы преобразователя, регистрируемая в дальнейшем с помощью селективного микровольтметра, либо осциллографа. Поскольку элементы электромагнитного демпфера не находятся в механическом контакте друг с другом, то удары по корпусу, или испытываемые им вибрации не создают помех на пьезоэлементе со стороны демпфера. Кроме того, если закрепить магнитную систему демпфера непосредственно на волноводе, а не на корпусе .преобразователя, то при прохождении акустической продольной волны резонансной (или кратной ей) частоты, точки волновода двигаются один относительно другого. В случае прохождения по волноводу низкочастотной волны, для которой длина волновода короче длины волны, точки волновода смещаются почти как одно целое; относительного движения пластины и магнитов в этом случае нет, поэтому демпфирование отсутствует и регистрируются низкочастотные звуки, попадающие в волновод. Это позволяет улучщить помехоустойчивость преобразователя по отношению к низкочастотным щумам. и помехам (вибрации, удары), идущим по корпусу. Крепление волновода к корпусу преобразователя и магнитной системы демпфера к волноводу осуществляют в точках волновода, которые являются узлами колебаний

резонансной частоты. Как известно, эти точки характерны тем, что при резонансных колебаниях системы они остаются неподвижными. Поэтому крепление волновода заэти точки не ухудшает его добротности как колебательной системы. Исходя из условий работы пьезоэлемента он также должен быть вклеен в узловую точку волновода. Однако крепление волновода за пьезоэлемент в большинстве случаев не может быть осуществлено вследствие недостаточной механической прочности пьезоэлемента. Поэтому предлагаемый преобразователь рас-.

считывается так, что его волновод имеет три узловых точки для частоты резонанса. В первой узловой точке, считая от расширенного конца волновода, к нему припаяны пружинные элементы 3 крепления (к корпусу) . Во второй узловой точке к волноводу также припаяны элементы жесткого крепления магнитной системы демпфера, в третью узловую точку вклеен пьезоэлемент 4. Предлагаемый акустический приемник дает возможность вести более тонкий контроль .работоспособности устройств по их шумам в условиях повышенных помех.

1. ПРИЕМНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий Mt ,---j корпус с открытым окном, в котором закреплен акустический волновод с встроенным в него пьезоэлементом, связанный с демпфером, отличающийся, тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости за счет фильтрации помех, демпфер выполнен в виде помещенной между полюсами постоянного магнита проводящей пластины, прикрепленной к торцу волновода. 2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что постоянные магниты демпфера укреплены на волноводе. 3.Преобразователь по пп. I и 2, отличающийся теМ; что элементы крепления волновода к корпусу и постоянных магнитов демпфера к волноводу расположены в узлах колебаний волновода. (Л 4 сд со