Приемник звуковых сигналов Советский патент 1993 года по МПК G01V1/16 

Приемник звуковых сигналов состоит из концентратора 1 звуковых волн построенного под землей резервуара жидкости с внутренней гладкой стенкой, имеющего форму эллипсоида вращения с фокады-юй осью вращения, из узла преобразователя звуковых волн 2, установленного на полюсе эллипсоида, из шахты 3, линии электросвязи 4 и станции 5 регистрации и обработки сигналов, которая оборудована известными приборами. .Станции можно оборудовать также приборами магнитной записи, свето- лучевыми осциллографами, гетеродинными . приемниками дли частотного анализа сигнала, поступившего от преобразователя и т.д. Мембрана б преобразователя герметично установлена на полюсе концентратора перпендикулярно к оси (фиг.2), в центре мембраны по направлению оси эллипсоида припаян стержень 7 с отверстиями для отвода воздуха при заполнении концентратора жидкостью. В аксиальном отверстии стержня скользяще установлен поплавок 8, который состоит из пробковой сердцевины 9, тонкостенных, скользящих втулок 10 и установленными между ними тороидальными уплотнительными кольцами 11. Стержень имеет отверстия Si и 82 для пропуска воздуха. Конец стержня проходит через направляющую втулку 12 и связывается с преобразователем 13.

Конструкция преобразователя звуковых кол ебаний известна: она либо электродинамическая, либо пьезоэлектрическая. Преобразователь закрыт колпаком .14. На полюсе концентратора армирована втулка, в окне которой установлены мембрана 6, прокладка 15 и гайка 16. Датчик установлен на кронштейне 17. Патрубками 18 подается жидкость в полость концентратора. Для спектрального анализа подземных звуковых сигналов стержень 7 шарнирно соединен со звеном первого четырехзвенного шарнирного механизма 19, с которым шарнирно соединен другой четырехзвенный шарнирный механизм 20, ведомое звено которого шарнирно присоединено к центральному стержню мембраны 21 цилиндрического сосуда 22 анализатора. Соотношения длин рычагов таковы, что обеспечивают почти независимые колебания мембраны 6. Увеличивая количество ч.е- тырехзвенных механизмов или передаточное отношение силы, можно обеспечить нееобходимый уровень звукового сигнала на мембранах 21 цилиндрических сосудов анализаторов, стороны которых шарнирно связаны с рычагами и жестко установлены на общей оси 23 (фиг.7). Мембрана анализатора крепится прокладкой 24 и

гайкой 25 на горловине сосуда 22 анализатора, к которому присоединены патрубки 26 с краниками для заполнения сосуда жидкой или газовой массой 27, для уменьшения или

увеличения масштаба длин возникших в со- суде стоячих волн. Например, инфразвук с частотой 4 Гц в закрытой с двух концов тру- бе, заполненной воздухом, образует стоячую волну Д/4 20,6 м, Длина сосуда

анализатора данного примера не должна быть менее 20,6 м для основного тона звука. Изготовление и обслуживание такого анализатора затруднено. Возникает необходимость применения среди распространения

звуковых волн в анализаторах, уменьшающих скорость распространения волн для ин- фразвукового диапазона частот. (Улитковый проток человеческого уха заполнен пери- лимфой, благодаря чему на всю длину, около

6 см, улитковой трубки помещаются пучности стоячих волн слышимых звуков). Для ин- фразвукового диапазона частот можно использовать густые смазочные материалы .ЦИПТИМ-201, тавот и др., смесь желатина с

глицерином (например, скорость звука в резиновой смеси равна 54 м/с).

Трубы анализатора имеют разные длины и заполнены разной средой дя охвата всего диапазона частот звуковых колебаний, возникшие в земной коре перед землетрясением. На стенках труб анализаторов герметично вмонтированы преобразователи звука 28. Можно использовать электромагнитный микрофон ДЕМШ--1 или

миниатюрный пьезокерамический микро- . фон. Каждый микрофон установлен на опре- деленном расстоянии от дна цилиндрического сосуда 22, на местах пучностей определенной звуковой стоячей волны. Электропроводы от преобразователей составляют жгут и герметично проходят через изогнутую трубку 29 к станции обработки и регистрации сигналов 5. Преобразователь можно установить на отдельном стержне 30, который хвостовиком

. герметично затянут на стенке сосуда 22.

Можно и установить во втулку 31, которая

герметично впрессована в стенку сосуда и

имеет боковые отверстия, сообщающие заднюю часть мембраны преобразователя 28 со средой 27 сосуда. Преобразователь закреплен шайбой 32 и гайкой. 33. Электропроводка 34 проходит через центральное отверстие в гайке и залита герметиком 35.

Для стабильности работы анализатора сосуд 22 установлен герметично в кожух 36 термостата, на котором имеются патрубки 37 для подачи и отвода теплообменной среды. На кожухе герметично установлен также

терморегулятор 38 (например, фреоновый.

как на холодильниках). Сосуды установлены .на подставках 39.

Для настройки жесткости мембраны б на более высокие частоты диапазона приема применяется дополнительная пружина . 40, которая с помощью винта 41 установлена на аксиальный отросток стержня 7 мембраны. Движение винта может быть управляемым сервомеханизмом из станции 5 (на эскизе не показан).

Жгут электропроводов 42, проходя через трубку 29, протягивается к станции 5, где каждая отдельная пара проводов от преобразователен 28 присоединяется к входному каскаду отдельного усилителя.

Анализатор непрерывного поиска составляющих волн спектра предшествующего землетрясению звукового сигнала содержит поршень 43 (фиг.8), который непрерывно перемещается в сосуде анализа- тора, а шток 44 скользяще проходит через отверстие на дне сосуда и кожуха 36 и жестко присоединяется со штоком поршня рабочего гидроцилиндра 45 гидроусилителя с жидкостной обратной связью. Плунжер зо- лотника управления 46 связан со шкалой отсчета движения поршня 43 и находится в помещении станции 5, Обе секции сосуда, разделенные поршнем 43, сообщаются трубкой 47.

Множество приемников звуковых волн, построенных на определенной географической местности пор окружности, составляют круговую акустическую антенну 48 (фиг.9), в центре которой построена цент- ральная станция 49, которая кабелями или дадиотелевизионной системой связана с приемниками звуковых сигналов (на эскизах схема связи не показана).

Формула изобретения . 1. Приемник звуковых сигналов, содержащий концентратор и преобразователь звуковых сигналов с чувствительным элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при приеме звуковых сигналов землетрясений, концентратор выполнен в виде резервуара, заполненного жидкостью, внутренняя полость которого имеет форму одноосного эллипсоида вращения, при этом на одном из полюсов концентратора перпендикулярно к оси вращения в стенку резервуара встроена мембрана, центр которой стержнем соединен с чувствительным элементом преобразователя звуковых сигналов.

2. Приемник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью приема высокочастотных сигналов путем изменения упругости мембраны, стержень приемника снабжен параллельным отростком, связанным через пружину и регулировочный винт с резервуаром. /:

3. Приемник по пп.1 и 2, от л и ч а ю щи- й с я тем, что, с целью спектрального анализа звуковых сигналов, в него введен цилиндрический сосуд, внутренний объем которого разделен поршнем на две сообщающиеся части, шток поршня проходит сквозь отверстие в днище и соединен с дистанционно управляемым исполнительным механизмом, в горловине сосуда установлена мембрана, связанная с помощью шарнирного четырехзвенного механизма со стержнем концентратора, в стенках сосуда, вдоль образующей, по длине хода поршня вмонтированы преобразователи звуковых сигналов, при этом цилиндрический сосуд помещен в термостат.

4. Приемник по пп.1 и 2, от л и ч а ю щ и- й с я тем, что, с целью спектрального анализа звуковых сигналов, приемник снабжен цилиндрическими сосудами по числу анализируемых частот, на стенках которых на определенных, зависящих от анализируемой частоты расстояниях от дна вмонтированы преобразователи звуковых сигналов, в горловинах сосудов установлены мембраны, связанные с помощью шарнирных четырех- звенных механизмов со стержнем приемника, при этом цилиндрические сосуды размещены в термостатах.

5. Приемник по п.4, отличающийся тем, что, с целью повышения компактности, цилиндрические сосуды заполнены средой с малой по отношению к воздуху скоростью распространения звука.

Фиг. 8

Использование: геофизическое приборостроение, сейсмологические исследования при предсказании землятресений, Сущность изобретения: приемник сейсмических звуковых сигналов содержит концентратор-резервуар жидкости, вкопанный в землю, с внутренней полостью, имеющий форму одноосного эллипсоида вращения, на .конце фокальной оси которого в стенку вмонтирована мембрана, в центре которой на продолжении оси жестко закреплен стержень, конец которого жестко связан с элементом рассогласования преобразователя звука. Упругость мембраны изменяется, для чего стержень имеет аксиальный отросток, на котором установлена пружина, поджатая к управляемому винту. Конец стержня мемИзобретёние относится к геофизическому приборостроению, а именно к аппаратам, регистрирующие инфразвук-предвестник землетрясения. Цель изобретения - повышение чувствительности приёмника звуковых сигналов для регистрации предвестника землетрясения. На фиг.1 показан приемник звуковых сигналов, построенный под землей; нафиг.2 показан узел мембраны приемника; на фиг.З - схема, поясняющая работу концентбраны концентратора шарнирно соединен целью множества шарнирных четырехзвен- ных механизмов с высоким передаточным отношением силы, последнее звено которой имеет удлиненную ось качания, на котором жестко установлены короткие рычаги. Концы рычагов шарнирно присоединены к центральным стержням мембран, которые соответственно герметично установлены на открытых горловинах цилиндрических сосудов. На стенах сосудов на определенных расстояниях от дна герметично установлено множество миниатюрных преобразователей звука. Сосуды герметично вставлены в другие сосуды, являющимися термостатами, Цилиндрический сосуд анализатора ин- фразвукового диапазона заполнен средой со сравнительно малой скоростью распространения звука; В цилиндрический сосуд анализатора скользяще установлен поршень, шток которого скользяще установлен в центральные отверстия сосуда анализатора и термостата и жестко присоединен к ведущему звену исполнительного механизма дистанционного управления. 4 з.п. ф-лы, 9 ил. ратора приемника; на фиг.4 - конструкция стержня мембраны концентратора; на фиг.5 - анализатор спектра звука; не фиг.6 - часть анализатора звука; на фиг.7 - пример связи мембран анализаторов с мембраной концентратора ; на фиг.8 изображен анализатор плавного поиска значения частоты инфразвука-предвестника неизвестного очага землетрясения; на фиг.9 показана часть геофизической карты с.указанием (крестиками) подземных приемников, которые составляют акустическую антенну. со с ю 00 ел

Редактор Н.Козлова

Составитель А.Овсепян

Техред М.Моргентал Корректор.; Н .Бучок

Фш.9