Электроакустический преобразователь Советский патент 1992 года по МПК B06B1/02 

Изобретение относится к области виб- роакустическх испытаний технических обь- ектов и может быть использовано для испытаний оболочек, в частности кузова легкового автомобиля.

Целью изобретения является повышение равномерности и стабильности амплитудно-частотной характеристики преобразователя.

На фиг. 1 изображена разрядная камера с согласующим рупором, общий оид; на фиг. 2 - разрядная камера, продольный разрез; на фиг. 3 - блок-схема подключения электроакустического преобразователя: на фиг. 4

- схема подключения электроакустического преобразователя.

Разрядная камера 1 выполнена в виде усеченного эллипсоидного акустического зеркала. Основные электроды 2 и 3 выполнены игольчатбй формы с микрометрической резьбой и .установлены в корпусе камеры 1 подвижно, их ось проходит через один из фокусов эллипсоида (фокус FI), являющегося центром разрядного промежутка, и перпендикулярна его большой оси. Один из этих электродов (электрод 2) установлен на резьбе непосредственно в корпусе камеры 1 и с помощью экранной оплетки

ю

пах

4 высоковольтного кзболя 5 и винта б подсоединен к одному из полюсов батореи накопительных конденсаторов 7, к корпусу источнике- 8 miTsiuin огненных электродов -- высоковольтному стабилизированному источнику питания пустая иного тока (р.ыпря- мителю). Электрод 3 с помощью микрометрической резьбы установлен в металлической втулке 8, изолированной от корпуса камери Т втулкой 10, и подсоединен винтом 11 чгрез .вь:соковольтный кабель 5 к. второму попюсу включенного4 независимым векяючэтелем 12 накопительного конденсатора 7,

Этот накопительный конденсатор 7 че-. рез зарядный ограничивающий резистор 13 подключен к выходу высоковольтного стабилизированного «источника 3 питания постоянного тока (выпрямителя). Вход последнего последовательно через стабилизатор 14 сетевого напряжения, многопредельный переключатель Т5 и .сетевой трансформатор 15, нормально разомкнутые контакты 17 а, 17 б электромагнитного рэле . 17 подключен к сетевому выключателю 18. Оба основных электрода снабжены регулировочными ручками 19, причем в ручке злек- трода 3 сделано крестообразное углубление под отвертку. Вспомогательный поджигаю- щий электрод 20 выполнен также игольчатой формы л установлен о корпусе камеры 1 на большой оси эллипсоида с помощью изо- ляционной втулки 21 и через кабель 22 под- ключен к высоковольтной обмотке импульсного повышающего трансформатора 23. первичная с5мот :з которого подключена к одному из выходов многоканального (дв.з и более) импульсного генератора 24 с регулируемой аремвнной задержкой между каналами, имеющего меньшую амплитуду импульса по сравнению с известным под- . жигающим устройством. Выход разрядной камеры 1 образовав срезом эллипсоидного зеркала между фокусами Fi, F, перпенди- кулярным большой оси эллипсоида, на расстояния от фокуса F2. равном 5-10 мм, и соответствует максимальной амплитуде возбужденных мехзнмчэских ко/юбзниЛ оболочки объекта 25. Плоскость, проходящая через фокус R и перпендикулярная большой ссц зллипссидз, совмещена с поверхностью .исследуемого1 объекта 25. Со- гласующмй рулср 2.0 выполнен съемным в г-идэ усеченного прямого конуса, ого w-iyTР&ННЯЯ оСфгиУЮЩ.-Я -;СХОДг Т -П ПСрПОГО | 0кусз FI чоргз sayTna:5TiiOrt OKpy)XHOcrs-,cpeJa камера 1. Для предупреждения образояа- н;;п зоздуи;ных tu-ixpc.i,сгюсобных нуть HP острых переходах «ямгры 1 и у рупора б и мсхаз 1 ь форму акустического

импульса, в области внутренних соприкасающихся поверхностей камеры 1 и рупора 26 симметрично их общей оси сделан плавный переход между ними радиусом, равным

5 внутреннему радиусу ср&зз эллипсоида и примыкающего к нему рупора. Центр этого радиуса расположен на биссектрисе углз, образованного внутренней образующей линией рупора и касательной к эллипсоиду, 0 исходящей из внутренней точки среза эллипсоида в сторону последнего, и, касаясь обоих этих линий. Для обеспечения безопасности от высокого напряжения со стороны открытого выхода камеры 1 у среза в

5 ее корпусе установлено защитное фотореле, состоящее из оптического излучателя 27 и фотоприемника 28, ось которых проходит через Большую ось эллипсоида и перпендикулярна ей, внешнего усилителя 29 и двух

0 электромагнитных реле 17 и 30. Выход фо- топриемника 28 через внешний усилитель 29 соединен с обмотками двух электромагнитных реле 17 и 30. Нормально разомкнутые -контакты первого (1.7 .а, 17 б)

5 подключены между сетевым, выключателем 18 и первичной обмоткой многопредельного сетевого трансформатора 16. Нормально замкнутый высоковольтный контакт второго (ЗОа) подключен к основным электродам 2 и

0 3. К/корпусу кэ Меры 1 прикреплены два держателя 31, к которым подсоединен защитный кожух 32 с кронштейном 33. .

Электроакустический преобразователь работает следующим образом.

5 Устанавливаем один из дискретных диапазонов амплитуды и длительности импульса, соответствующий требуемой амплитуде и полосе частот возбуждаемых колебаний, путем дискретного включения

0 многопредельным переключателем 15 одного УЯ выводов вторичной обмотки многопредельного сетевого трансформатора 16, номинала накопительного конденсатора 7 батареи накопительных конденсаторов не5 -зависимыми высоковольтными выключателями 12 и регулировки расстояния между основными электродами 2 и 3 регулировочными ручками IS с условием совмещения центра разрядного промежутка с центром

50 фокуса FI разрядной камеры 1. Для точной устанозки расстояния между основными электродами 2 н 3 они снабжены михро- метрической резьбой и пыполнены ре- г у л и р у е м ы м и. Устанавливаем на

55 многоканальном (AS-) и более) импульсном генераторе. 24 режим работы преобразователя: однократно но-прорыпным - синхронно временяой задержкой между каналами. мромч зздержкм между кзнплпми (при дпух и йолоа преобразователях), запуск пнутронний - внешний и частоту повторения импульсов, при 8ключо1н1и питания оптическо го излучателя 27, фотоприемника 28 и внешнего усилителя 29 фотореле нормально замкнуты и высоковольтный контакт 30 а электромагнитного реле 30 снимает блокирешку с основных электродов 2 и 3, и подключенного накопительного конденсатора 7, а нормально разомкнутые контакты 17 а, 17 б электромагнитного реле 17 включают- ся, подготавливая темсамым схему питания основных электродов 2 и 3 к включению. При включении напряжения сети выключателем 18 оно через контакты этого выключателя и последовательно с ними соединенных контактов 17 а,«17 б электромагнитного реле 17 поступает на первичную обмотку многопредельного сетевого трансформатора 16. С одного из подключенного вывода вторичной обмотки, соответствую- ujero установленному диапазону амплитуды импульса, это напряжение через многопредельный переключатель 15 подается на стабилизатор 14 сетевого напряжения, стабилизируется Е нем и далее поступает на .вход стабилизированного высоковольтного источника 8 питания постоянного тока (выпрямителя), где напряжение повторно стабилизируется, повышается с постоянным коэффициентом усиления по напряжению, выпрямляется и через зарядный ограничи- , взющий резистор 13 начинает заряжать мз- лым током подключенный к основным электродам 2 и 3 накопительный конденсатор 7, который включен с помощью высоко- вольтных независимо включаемых выключателей 12.

При подаче на вспомогательный поджигающий электрод 20 поджигающего импульса вначале возникает слабая искра между ним и одним из основных электродов 2 и 3, за Счет этой искры происходит частичная ионизация воздуха между основными электродами 2 и 3, снижающая электрическое сопротивление между ними. Это вызывает электрический пробой через разрядный промежуток между основными электродами 2 и 3. Сопротивление разрядного промежутка быстро падает и подключенный конденсатор 7 также быстро разряжается. В разрядном промежутке резко возрастает температура, и результате чего масса воздуха приобретает большое ускорение, в разрядном -промежутке резко возрастает -давление и начинает распространяться воз- душный ударный импульс давления с передним фронтом, близким к сферическом/. Этот импульс имеет форму Функции sinx/x, который обладает равномерной амплитудно-частотной характеристикой в полосе члстот от нуля (от инф рзнизких) и до верхней граничной частоты возбужденных колебаний, т.е. .Af fb 1/ги , где Af - полоса частот с равномерной амплитудно-частотной характеристикой; (ь - верхняя граничная частота, после которой начинается завал амплитудно-частотной характеристики импульса; т и - длительность импульса.

Дискретно изменяя тГшироком диапазоне емкость подключенного накопительного конденсатора 7, возможно также дискретно в широком диапазоне изменять полосу частот,возбуждаемых колебаний с равномерной амплитудно-частотной характеристикой в каждом отдельном диапазоне, в котором выступают с одинаковой интенсивностью все частоты.

Так как электроды имеют игольчатую форму, то электрический пробой происходит в одном и том же месте, и. зарождение электрической дуги стабильно в пространстве и ее центр расположен в фокусе FL

Так как центр этой сферы; расположен в одном .из фокусов FI эллипсоидной разрядной камеры 1, способной хорошо отражать ударные и акустические импульсы, то, достигнув внутренней поверхности разрядной камеры 1, сферический ударный или акустический импульс отражается от нее и фокусируется в фокусе F2 в силу того, что разрядная камера 1 имеет эллипсоидную форму, на сосредоточенную поверхность объекта 25 и на распределенную поверхность при установке съемного рупора. Концентрация энергии в точке позволяет максимально использовать энергию импульса на сосредоточенной поверхности объекта 25 или его; отдельного мелкого элемента, не распространяя прямого воздействия импульса на близлежащие элементы конструкции. Это позволяет с высокой точн о- . стью определять сосредоточенные места с повышенной возбудимостью и их виброаку- стмческие характеристики. Для возможности создания импульсной сосредоточенной нагрузки з зоне второго фокуса, начиная и включая последний, преобразователь работает без рупора, а для создания распределенной нагрузки в дальней зоне (до 4-G м) он работаете согласующим рупором.Для обеспечения безопасности от высокого напряжения со стороны открытого сь хо- да разрядной камеры 1 в последней установлено защитное фотореле. При случзй- . ном прерывании светового потока между оптическим излучателем 27 и фотоприемником 28, расположенных на одной оси, проходящей перпендикулярно большой оси камеры 1, электрический сигнал с фотоприемни1--л 28

поступает на внешний усилитель 29, обмотки электромагнитных реле 17 и 30 и управляет нормально разомкнутыми контактами. 17 а, 17 5, нормально замкнутым высоко- эольтным контактом 30 а. Нормально разо-. мхнутые контакты 17 а, 17 б отключают многопредельный сетевой трансформатор 13 or сотй. а значит обесточивают стабилизатор 14 сетевого напряжения и источник 8 питания ccHosi-гьЕХ электродов. Высоковольтный контакт 30 а закорачивает подключен- ный накопительный конденсатор 7 к основным электродам 2 и 3 на общий корпус рабочей камеры 1, батареи накопительных .кондексзто роа 7 и источников 8 питания основных электродов. Это обеспечивает надежное отключение высокого напряжения и закорачивания основных электродов даже при неисправности фотореле, а следовательно, и его безопасность. Для повторного включения необходимо дополнительно отключить сетевым выключателем 18 схему от сети, выяснить причину отключения, после чего возможно повторное включение преобразователя. Усилитель 29 фотореле срабатывает при длительности импульса от случайного прерывания светового потока больше длительности генерируемого светового и акустического импульсов преобразователя.

Формула изобретения

. .Y

1.Электроакустический преобразователь, содержащий рупор, соединенный с

разрядной камерой, в которой размещены основные электроды, подключенные к источнику питания, вспомогательный игольчатый Злёктро д, подключенный к поджигающему устройству, отличающийся тем, что, с

целью повышения равномерности и стабильности амплитудно-частотной характеристики преобразователя, разрядная камера выполнена в виде акустического зеркала, имеющего форму усеченного эллипсоидз, основные электроды выполнены игольчатыми и установлены на одной оси с возможностью взаимного перемещения вдоль нее, причем эта ось перпендикулярна большой оси эллипсоида и проходит через

его фокус, а согласующий рупор выполнен съёмным в форме усеченного конуса, при этом переход между рупором и разрядной камерой выполнен плавным,

2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью обеспечения стабильности работы, в стенках разрядной камеры -в месте усечения расположены оптический излучатель и фотоприемник защитного фотореле, включенного в цепь

питания основных электродов.

Изобретение откосится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения виброакустических характеристик. Электроакустический преобразователь содержит разрядную камеру, выполненную в форме усеченного эллипсоидного зеркала, с размещенными в ней основными и поджигающим злектродами,причем оси электродов пересекаются в одном из фокусов эллипсоида, а сами электроды выполнены игольчатой формы с возможностью продольного перемещения. Для согласования разрядной камеры с окружающей средой используется конический рупор, соединенный с разрядной камерой в плоскости второго фокуса эллипсоида, причем переход рупором и камерой выполнен- плавным. В корпусе преобразов.ателя установлено защитное фотореле, оптическая ось которого проходит через большую ось эллипсоида и перпендикулярна ей. При работе преобрз- :зователя на электроды подается питающее напряжение, вызывающее электрический разряд. В результате возникает сферическая звуковая волна с центром в одном из фокусов эллипсоида, направляемая рупо- ром на объект. Выполнение разрезной камеры эллиптической и согласование с окружающей средой через рупор позволяют обеспечить высокую стабильность импульса при равномерной АЧХ. 1 з.п.ф-лы, А ил.

. 2ZrCtIZZZ7Z:rrЈ- 2гГСЕЖЈХ23Г;Ж:Г2

Фаг. f

:- - - - : - . ..;., V ,.- -.,..-...,.-. , .

-.,.. зз - .// .- .

--:,:..- л1-../. Л8№: , ,,,; х

-- --.-,...

о-;:, - - .,:„:-. .,,.,. ,-

. ...,-W.. .- -.;. /

- - - ::- . --. .

.;; ..-.

-:. :;-V--;--

:.:: ,. ИХ

-, . : ..;. / t/IZZZ 42-Za: S -:;//Л

-.. . ; , -.-.- . . . -. / ГТ-ГГГГ Г/Г. , / //S///4// . ..

- --. - .- V ....-«.-- ус:„;: - 2J / --.. -----

, . .21

-.::,.У л:;;: jyx

.. - . ,

.

, ,..-,. «-.,.. , . .- -.. .,: .-.- .

V ..;. - ., -л . : -.- ..- - --: t:. -;:-: ---:-: :

- ..,:;...-, . &-;, -.-- .:..,.. -,- -,....,. ;,: . , . ........ ..-.. ,,. V..; -,..;:- -.-,--:-, -- ;.

-.. .. / - . .;;. -,: .v:- . I :; ,

- -;.- - -.-у.-$.:.; :-:-.. .-::,:-.. - : -.:.... : . У:- .:: .

........

: . , #W2

.;,

- 4i4J

I г Htqf

JtJLCJL,

ГЙЖЗГУ

A J Л Л

т

J

«V)

I

J