Преобразователь градиента давления электрокинетический

Преобразователь градиента давления электрокинетический предназначен для применения в различных системах обнаружения, наблюдения и мониторинга, в которых требуется преобразование по ортогональным координатам акустических, сейсмических или механических (вибрационных) полей, а также имеется необходимость настраивать чувствительность преобразователя градиента давления по перепаду давления в широких пределах.

Поставленная задача решается благодаря тому, что преобразователь градиента давления электрокинетический, содержащий снабженный с торцов упругими элементами корпус, разделенный пористой перегородкой с сигнальными электродами на две заполненные рабочей диэлектрической полярной жидкостью камеры, дополнительно содержит на корпусе преобразователя крепежные ушки. Крепежные ушки расположены ортогонально, например, в его оси симметрии, при этом одно из ушек повернуто на 90 градусов относительно двух других.

Для изменения чувствительности каждого из преобразователей градиента давления в приемном модуле, например, для выравнивания чувствительностей друг относительно друга в приемной системе или для увеличения чувствительности на низких частотах, на корпусе преобразователя градиента давления электрокинетического предусматриваются посадочные места для закрепления дополнительных акустических волноводов требуемой длины.

Предлагаемое техническое решение позволяет создавать одно, двух или трех компонентные приемные модули, а также другие распределенные системы, скрепляя через крепежные ушки отдельные преобразователи, а также настраивать чувствительность отдельных приемных каналов путем изменения их геометрических размеров с помощью внешних акустических волноводов.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в устройствах регистрации и преобразования механических, акустических и гидродинамических колебаний в электрический сигнал.

Применение преобразователей перепада (градиента) давления в измерительной технике достаточно распространено. Известен, например, преобразователь перепада давления электрокинетический (А.св. 1446503 от 17.02.1987 г., H01L 9/18, H01G 9/22), содержащий снабженный с торцов упругими элементами цилиндрический металлический корпус, разделенный пористой перегородкой с сигнальными электродами на две заполненные рабочей диэлектрической полярной жидкостью камеры и снабженный двумя дополнительными акустически мягкими, диэлектрическими мембранами для защиты от замыкания через объем рабочей жидкости полезного сигнала на металлический корпус преобразователя.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемой полезной модели является преобразователь акустических колебаний электрокинетический (А.св. 1578537, от 25.04.1988 г. G01L 9/18, Н04R 23/00) содержащий цилиндрический корпус, закрытый мембранами с обеих сторон, пористую перегородку с сигнальными электродами, а внутренний обьем преобразователя полностью заполнен рабочей жидкостью. Корпус преобразователя снабжен насадками в виде отрезков труб с открытыми торцами.

Однако для регистрации характеристики акустического или сейсмического поля обычно требуется регистрация по двум, если прием идет по горизонту, или трем взаимно перпендикулярным осям градиентов давления, если прием осуществляется в свободном поле. Это требует формирования конструкции модулей содержащей два или три взаимно перпендикулярных преобразователя, каждый из которых с высокой точностью регистрирует свой перепад акустического давления. При этом характерные размеры такого приемного модуля, состоящего из отдельных преобразователей градиента давления должны быть минимально возможными, чтобы не вносить искажения в измеряемое поле.

Недостатком указанного решения является то, что указанный преобразователь градиента давления электрокинетический измеряет только одну из компонент акустического поля и не имеет возможности точной настройки чувствительности для выравнивания характеристик группы преобразователей.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей и точности регистрации преобразователя градиента давления.

Поставленная задача решается за счет того, что преобразователь градиента давления электрокинетический, состоящий из корпуса, снабженного с торцов упругими элементами и разделенного пористой перегородкой с сигнальными электродами на две заполненные рабочей жидкостью камеры, снабжается тремя боковыми крепежными ушками с центральным отверстием, расположенными ортогонально на внешней стороне корпуса в его центральной части. При этом одно из крепежных ушек развернуто на 90 градусов по отношению к остальным. Для настройки чувствительности или ее увеличения на нижних частотах, корпус преобразователя по торцам снабжается посадочными местами, на которые устанавливаются дополнительные акустические волноводы в виде отрезков труб заданной длины.

Полезная модель (фиг.1) состоит из корпуса 1, по торцам которого установлены упругие элементы 2, пористой перегородки 3, сигнальных электродов 4, заполняющей корпус рабочей жидкости 5, посадочными местами для дополнительных внешних акустических волноводов в виде труб 6, а также крепежных ушек 7, одно из которых развернуто под 90 градусов по отношению к двум другим.

Устройство работает следующим образом. В акустическом поле Р на корпусе преобразователя, имеющего эффективную длину L, формируется перепад давления P акустической волны, которое выражается зависимостью

P=PKLCos

где:

Р - амплитуда акустического давления;

L - эффективная длина преобразователя;

- угол между направлением распространения фронта акустической волны и осью преобразователя;

К=2/ - волновое число;

- длина акустической волны.

На низких частотах, когда L<<, за L можно принять геометрическую длину преобразователя.

Таким образом, изменяя геометрическую длину преобразователя L, можно менять его чувствительность к перепаду давления Р.

Такая возможность позволяет калибровать преобразователь изменением его длины с помощью крепления на торцах корпуса на посадочных местах отрезков труб 6 соответствующей длины или увеличивать чувствительность на низких частотах путем присоединения акустических волноводов большой длины.

При расположении преобразователя в акустическом поле за счет возникающего перепада давления Р на его торцах, который передается через упругие элементы, поток рабочей жидкости смещается через токосъемные электроды 4 и пористую перегородку 3, что вызывает возникновение потенциала течения на токосъемных электродах, пропорциональных этому перепаду давления.

Формирование приемных модулей осуществляется путем ортогонального соединения двух (фиг.2) или трех (фиг.3) преобразователей через крепежные ушки в соответствующий приемный модуль, который помещается в акустическое поле.

Таким образом, в зависимости от решаемых задач, фиксируются две (фиг.2) или три (фиг.3) компоненты акустического поля. Для изменения чувствительности каждой из компонент, например, для выравнивания чувствительностей друг относительно друга или увеличения чувствительности на низких частотах, на преобразователи предусматриваются посадочные места, на которые укрепляются дополнительные акустические волноводы соответствующей длины.

Таким образом, предполагаемая полезная модель позволяет создавать двух или трех компонентные приемные модули, выравнивать характеристики чувствительности единичных преобразователей по каналам или увеличивать их чувствительность на низких частотах.

Предлагаемое техническое решение позволяет создавать одно, двух или трех компонентные приемные модули для распределенных систем, а также изменять чувствительность по отдельным преобразователям градиента давления для решения широкого класса задач по регистрации акустических, сейсмических и гидродинамических полей.

Исходя из вышеизложенного, задача создания устройства с изменяемыми параметрами для различных систем исследований и наблюдений механических, акустических и гидродинамических возмущений решается.

1. Преобразователь градиента давления электрокинетический, содержащий снабженный с торцов упругими элементами корпус, разделенный пористой перегородкой с сигнальными электродами на две заполненные рабочей диэлектрической полярной жидкостью камеры, отличающийся тем, что корпус преобразователя на торцах содержит посадочные места для дополнительных акустических волноводов в виде удлинительных труб различной длины, которыми снабжается преобразователь градиента давления в зависимости от требуемой чувствительности к перепаду акустического давления.

2. Преобразователь градиента давления электрокинетический по п.1, отличающийся тем, что крепежные ушки расположены ортогонально на корпусе преобразователя, при этом одно из крепежных ушек повернуто на 90º относительно двух других.