Способ преобразования акустических колебаний жидкой или газообразной среды Советский патент 1981 года по МПК G01H3/06 

1

Изобретение относится к виброакустоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании акустических колебаний жидких и газообразных сред,

Известен способ преобразования акустических колебаний жидкой или газообразной среды в электрический сигнал, заключающийся в том, что располагают в исследуемой среде, в плоскости параллельной фронту волны, два электрода, параллельные друг другу, на расстоянии, меньшем половины длины волны, создают неравновесную ионную проводимость среды, возбуждают в ней электрическое поле, регистрируют величину ЭДС, наведенную на электродах ионизированными частицами, перемещающимися во фронте волны, и по полученной величине судят о колебаниях среды 1,

Недостаток указанного способа состоит в том, что при его использовании необходимо возбуждать магнитное

поле в исследуемой среде, а это приводит к зависимости результатов преобразования- от внешних магнитных полей и к уменьшению подвижности ионизированных частиц исследуемой среды, вследствие чего уменьшается чувствительность преобразования.

Цель изобретения - повышение чувствительности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что электрическое поле возбуждают в направлении перемещения волны.

На фиг. 1 изображено устройство для преобразования акустических колебаний жидкой или газообразной среды в электрический сигнал; на фиг. 2 показано направление распространения фронта волны электрического поля.

Устройство, реализующее способ, содержит расположенные на расстоянии 0,5. - 1 мм электроды 1 и 2, источники 3 питания и регистратор Ц.

Способ преобразования акустических колебаний жидкой или газообразной спелы в электрический сигнал заключается в том, что располагают в исследуемой среде, в плоскости, параллельной фронту волны,.два электрода 1 и2, параллельные друг другу, на рас стоянии, меньшем половины длины вол ны, создают неравновесную полную про водимость среды, возбуждают в ней эл ктрическое поле, регистрируют величину ЭДС, наведенную на электроды ионизированными частицами, переме.щающимися во фронте волны и по полученной величине судят о колебаниях среды, а электрическое поле возбуждают в направлении перемещения волны При приложении напряжения к электродам 1 и 2 от источника 3 питания между ними возбуждается электрическое поле, в котором создается стационарный поток частиц (ионов), текущих от положительного электрода к отрицательному (в случае положительной ионной проводимости, как показан на чертеже). В процессе прохождения волны через плоскость электродов 1 и 2 поток частиц (ионов) между электродами 1 и 2 модулируется по скорости в соответствии с движением молекул во фронте волны. Если волна распространяется в направлении движения ионов, поток их ускоряется в моменты прохождения зон сжатия, а если распространение направлено в противоположную сторону - тормозится В обоих случаях происходит модуляция тока, текущего в цепи электродов, что отмечается регистратором . Модуляция тока осуществляется линейно при всех возможных значениях мощностей колебаний, так как единственным ограничением, накладываемым на динамический диапазон колебаний, является сама среда. Частотный диапазон ограничивается расстоянием между электродами поскольку в случае,, если между ними укладывается более полуволны А , в присутствует как зона сжатия, так и растяжения, т.е. ход частиц направлен в разные стороны, что не дает эффективной модуляции тока. Нижняя частота,- регистрируемая -пр образователем, не ограничена и может составлять доли герца. В исследуемой среде необходимо со здавать неравновесную ионную проводи мЬсть, в противном случае ионы раз. него знака движутся между электродами в разных нaпpaш eнияx, и если их заряд и подвижность равны, модуляция также не происходит, Упомянутое условие автоматически соблюдается практически во всех средах, так как диссоциируемые молекулы всегда ассимметричны. Таким образом, при прохождении волны, регистратор k отмечает модуляцию тока в соответствии с движениями среды между электродами, что, собственно, и представляетсобой акустическую волну. Чувствительность устройства огГределяется плотностью тока, протекающего между электродами и молекулярными процессами (шумами) на их поверхности. Данный способ может одинаково эффективно осуществляться во всех областях акустики, но особенно выгодно его пр|Тменение в морской сейсмологии и глубоководной связи, так как имеющиеся на глубинах свыше 5 км давления препятствуют работе существующих гидрофонов. В то же время стабильный температурный режим на большой глубине создает оптимальные условия для работы ионного акустоэлектрического преобразователя. Формула изобретения Способ преобразования акустических колебаний жидкой или газообразной среды в электрический сигнал, заключающийся в том, что располагают в исследуемой среде, в плотности, параллельной фронту волны, два электрода, параллельные друг другу, на расстоянии, меньшем половины длины волны, создают неравновесную ионную проводимость среды, возбуждают в ней электрическое поле, регистрируют величину ЭДС, наведенную на электродах ионизированными частицами, перемещающимися во фронте волны, и по полученной величине судят о колебаниях среды, о т лИ чающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности преобразования, электрическое поле возбуждают в направлении перемещения волны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 28100 7/18-28, кл. G 01 Н З/Об, 04.08.80 (прототип).