Электропневматический генератор звука Советский патент 1991 года по МПК G10K7/06 

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для испытания конструкций на акустическую усталостную прочность и функционирование.

Цель изобретения - увеличение КПД.

На чертеже приведена схема предлагаемого генератора звука

Злектропневматический генератор звука содержит форкамеру 1, одной из боковых стенок которой является неподвижный клапан 2 с системой прямоугольных щелевых каналов, расстояние между которыми вдоль оси больше их высоты. Внутри неподвижного клапана 2 на системе 3 подвески размещен подвижный клапан 4 с такой же системой прямоугольных щелевых каналов. Подвижный клапан 4 жестко соединен с возбудителем 5 колебаний, расположенным в воздушном зазоре электромагнитной системы 6.Коаксиально с возбудителем 5 колебаний установлена обмотка 7 возбуждения. Каналы подвижного клапана соединены с предрупорной камерой 8, выходное отвер- стие которой связано с цилиндрическим волноводом 9. Выходное отверстие последнего связано с горловиной рупора 10. Система 3 подвески соединена с механизмом 11 смещения, закрепленным на корпусе электромагнитной системы 6. Привод механизма 11 смещения электрически соединен с выходом усилителя 12 мощности постоянного тока, вход которого соединен с компаратором 13. Один из входов компаратора 13 соединен с селектором 14 переменной составляющей электрического сигнала с пере- менным коэффициентом передачи, а другой - с селектором 15 постоянной составляющей, Входы селекторов 14 и 15 соединены с датчиком 16 перемещения, жестко закрепленным относительно подвижного клапана 4. Один из входов компаратора 17 соединен с выходом селектора 15 постоянной составляющей, а другой -- с блоком 18 выделения опорного сигнала. Выход компаратора 17 соединен с ограничителем 19 уровня сигнала возбуждения.

Электропневматический генератор звука работает следующим образом.

Сжатый газ поступает в форкамеру 1. При подаче напряжения постоянного тока на вход электромагнитной системы и напряжения переменного тока через ограничитель 19 уровня на вход обмотки 7 возбуждения в возбудителе 5 колебаний возникает электродинамическая сила и подвижный клапан 4 приходит в возвратно-поступательное движение, осуществляя модуляцию газового потока, истекающего через каналы в неподвижном 2 и подвижном 4 клапанах в предрупорную камеру 8,

что приводит к возникновению в ней импульсов давления, которые распространяются как волны звукового давления по волноводу 9 и рупору 10 в окружающую генератор среду.

Для повышения эффективности передачи звуковой энергии от генератора в окружающую среду согласующее звено генератора выполнено в виде последовательно соеди0 ненных цилиндрического волновода 9 и рупора 10. При этом происходит уменьшение реактивного сопротивления и увеличение активного сопротивления излучения во всем рабочем диапазоне частот генератора.

5 если длина шшовода выбрана из соотно- I VK/M

шения:

0,175.

2лС

Электрический сигнал, пропорциональный перемещению подвижного клапана 4.

0 поступает с датчика 16 перемещения на селекторы 14 и 15, с которых на компаратор 13 передаются сигналы постоянного тока, пропорциональные переменной и постоянной составляющим перемещения. В компарэто5 ре 13 ороизводится сравнение этих двух сигналов и при их разнице подается сигнал постоянного тока определенного знака на усилитель 12 мощности, Усиленный сигнал поступает на вход привода механизма 11

0 смещения, который через систему 3 подвески производит смещение подвижного клапана 4 в сторону открытия каналов до тех пор, пока не сравняются сигналы, поступающие с селекторов 14 и 15. Кроме того,

5 сигнал с выхода селектора 15 постоянной составляющей подается на компаратор 17, где сравнивается по величине с сигналом, поступающим с блока 18 выделения опорного сигнала. Величина напряжения опорного

0 сигнала соответствует смещению подвижного клапана 4 относительно неподвижного 2 на половину высоты каналов. При превышении величины сигнала постоянной составляющей перемещения над величиной

5 опорного сигнала с компаратора 17 подается сигнал на ограничитель 19 уровня сигнала возбуждения, где производится снижение уровня сигнала возбуждения до такой величины, чтобы при этом смещение

0 подвижного клапана 4 (постоянная составляющая перемещения) равнялось половине высоты канала. Кроме этого, изменением коэффициента передачи селектора 14 переменной составляющей регулируется закон

5 распределения максимумов (минимумов) звукового давления при случайном возбуждении.

При изменении уровня переменного напряжения, поступающего на вход системы возбуждения происходит смещение подвижного клапана механизмом смещения в ту или иную сторону в зависимости от знака разности величины сигналов селекторов постоянной и переменной составляющих перемещения. При отклонении подвижного 5 клапана под воздействием сил Бернулли (изменение давления сжатого газа в форка- мере) механизм смещения производит смещение клапана в противоположную сторону до тех пор, пока не сравняются по величине 10 сигналы с селекторов постоянной и переменной составляющих. Колебания подвижного клапана при всех режимах работы генератора происходят около нейтрального положения, которое строго зависит от вели- 15 чины отклонений подвижного клапана от этого положения.

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет при любых режимах его работы получать стабильную характеристику 20 акустической мощности с максимальным значением КПД преобразования энергии. Механизм смещения подвижного клапана позволяет повысить эффективность использования генератора при варьировании 25 уровня сигнала возбуждения и давления сжатого газа в форкамере.

Формула изобретения Электропневматический генератор звука, содержащий форкамеру, одна из стенок 30 которой выполнена е виде втулочного клапана с системой прямоугольных каналов, расстояние между которыми в осевом направлении больше их высоты, внутри клапана коаксиально на подвеске размещен 35 клапан с такой же системой каналов, жестко соединенный с возбудителем колебаний,

расположенным в воздушной зазоре магнитной системы с обмоткой возбуждения, и предрупорную камеру, выходное отверстие которой связано с рупором, а входное - с каналами клапана, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, между рупором и предрупорной камерой введен цилиндрический волновод, введены механизм смещения с приводом, соединенный с подвеской, и система управления механизмом смещения, состоящая из усилителя мощности, выход которого соединен с электрическим входом привода механизма смещения, а вход - с выходом первого компаратора, один из входов которого соединен с селектором постоянной составляющей электрического сигнала, а другой - с селектором переменной составляющей, входы селекторов соединены с датчиком перемещения, установленным на подвижном клапане, вы-, ход селектора постоянной составляющей соединен также с одним входом второго компаратора, другой вход которого связан с блоком выделения опорного сигнала, а выход - с ограничителем уровня сигнала, выход которого соединен с входом обмотки возбуждения, при этом -диаметр цилиндрического волновода равен диаметру предрупорной камеры, а его длина I определена равенством

,35 тгС(М/К)1/2, где К - жесткость подвески;

М - приведенная масса подвижного клапана и возбудителя колебаний;

С - скорость звука в воздухе.

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано для испытания конструкций на акустическую усталостную прочность и функционирование. Цель изобретения - повышение КПД. При подаче напряжения постоянного тока на вход электромагнитной системы, напряжения переменного тока через ограничитель 7 I уровня 19 на вход обмотки возбуждения 7 и сжатого газа в форкамеру 1 поток сжатого газа модулируется подвижным клапаном 4, что приводит к излучению звуковых волн. Цилиндрический волновод 9, длина которого I выбирается из условия ,35 п С(М/К)1/2, где С - скорость звука в воздухе; М - приведенная масса подвижного клапана и возбудителя колебаний; К - жесткость системы подвески, приводит к увеличению активного сопротивления излучения во всем диапазоне частот, т.е. повышает КПД электропневматического генератора звука. При этом механизм смещения с приводом 11 и система управления 12-19 обеспечивают модуляцию потока сжатого газа в оптимальном режиме и компенсацию сил Бернулли. 1 ил. (Л С Os СП ю о