CS212498B1 - Zdroj známé objemové rychlosti - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je zlepšení přesnosti měření objemové rychlosti generované zdrojem akustického signálu s tuhým pístem a akcelerometrem. Zlepšení přesnosti měření se dosahuje především v oblasti vyšších kmitočtů. Podstatou vynálezu je použití pístu tvaru dutého válce, jehož jednu podstavu tvoří čelo pístu, přičemž akcelerometr je umístěn v dutině pistu souose s osou pístu a je mechanicky připojen k vniřní straně čela pistu, případně čelo pístu tvoří přímo bázi akcelerometru. Zdroj známé objemové rychlosti podle tohoto vynálezu je určen pro měřeni vstupní nebo přenosové akustické impedance akustických obvodů nebo jejich prvků, například akustických filtrů, tlumičů hluku, (např. hluku výfuku spalovacích motorů, sání kompresorů, sání nebo výfuku pneumatických motorů a pneumatických nástrojů) zvukovodů (např. zvukovodů reproduktorů) atd.

Description

Vynález se týká zdroje známé objemové rychlosti určeného zvláště pro měření akustických impedancí, kde akustický signál vytváří kmitající tuhý píst a kde se řeší optimální uspořádání pro snímání rychlosti kmitání pístu akcelerometrem.

Zdroje známé objemové rychlosti se v akustice užívají zvláště k měření akustických . impedancí. Známá je např. konstrukce zdroje známé objemové rychlosti na principu elektrostatického měniče. Výstupní signál tohoto měniče je úměrný objemovému posunutí membrány. Derivovaný výstupní signál tohoto měniče je pak úměrný objemová rychlosti. Nevýhodou tohoto řešení je snadná poškodítelnost membrány.

V tomto směru výhodnější je konstrukce zdroje známé objemové rychlosti s pomocným akustickým odporem, kde se výstupní objemová rychlost určí z rozdílů akustických tlaků, měřených po obou stranách akustického odporu.

Nevýhodou tohoto řešení je obtížná realizovatelnost přesného akustického odporu, nezávislého na kmitočtu.

Nevýhody uvedených řešení odstraňuje konstrukce zdroje známé objemové rychlosti s tuhým pístem, jehož rychlost se snímá vhodným elektromechanickým měničem. Výhodná je konstruk ce, kde je tuhý píst umístěn ve výstupním hrdle zdroje a je rozkmitávén elektrodynamickým měničem. Známé je řešení, kde se rychlost pístu snímá druhým, měřicím elektrodynamickým měničem.

Výhodou tohoto řešení je, že výstupní elektrický signál měřicího elektrodynamickáho měniče je přímo úměrný rychlosti na jeho vstupní straně a tedy i rychlosti pístu.

Nevýhodou tohoto řešeni je nepříznivý vliv přímé elektrické vazby mezi kmitací cívkou budicího měniče a kmitací cívkou měřicího měniče na přesnost měření rychlosti pístu. Vliv přímé elektrické vazby se obtížně kompenzuje zvláště v oblasti vysokých kmitočtů. Tuto nevýhodu lze odstranit použitím jiného elektromechanického měniče, pro snímání rychlosti 'pístu, např. elektromechanického měniče piezoelektrického.

Pro měření mechanických kmitáni se nejčastěji používá piezoelektrických nebo piezoresistivních akcelerometrů. Akcelerometry s piezoelektrickými měniči umožňují provádět velmi přesné měření mechanických kmitání a jsou prakticky necitlivé na střídavá magnetická pole.

Jestliže je použitý akoelerometr řešen na principu piezoelektrickém, případně piezoresistivním, odstraní se elektrickým stíněním zcela elektrická vazba mezi budicím a snímacím elektromechanickým měničem a rychlost kmitání pístu lze měřit s přesností použitého akcelerometrů.

Ve známém uspořádání pro měření akustických impedancí s pístovým zdrojem měřicího akustického signálu, kde se rychlost pístu zjištuje pomocí ekcelerometru je pro generování měřicího signálu použit tuhý plochý kruhový píst, spojený s budičem kmitání válcovou tyčí, připojenou souose do středu pístu. Akoelerometr je umístěn mimo osu pístu vedle válcové tyče. Toto uspořádání je však vhodné pouze pro-měření v oblasti nízkých kmitočtů.

Se stoupajícím kmitočtem vzrůstá mechanické impedance pístu, dané jeho hmotností. Setrvačné síly vyvolávají deformace pístu a konečně i jeho vlastní parciální kmity.

Tyto nepříznivé vlivy lze potlačit volbou vhodného materiálu pro výrobu pistu a déle pak jen zmenšováním rozměru pístu. Uspořádání, kde píst je rozkmitéván souose připojenou válcovou tyčí,je v tomto směru nevýhodné jednak proto, že omezuje prostor pro akoelerometr a kromě toho je nevýhodné z hlediska nároků na tuhost pístu.

Protože akcelerometr představuje vždy přídavnou hmotnost, je nevýhodné i nesymetrické umístění akcelerometru vzhledem k ose pístu z hlediska sil působících na píst.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny uspořádáním zdroje známé objemové rychlosti s tuhým pístem a akcelerometrem, jehož podstata spočívá v tom, že tuhý píst má tvar dutého válce, jehož jednu stranu tvoří vnější stěna čela pístu, uzavírající z jedné strany dutinu pístu, přičemž v dutině pístu je umístěn akcelerometr, který je mechanicky připojen k vniřní straně čela pístu a je současně umístěn souose vzhledem k ose pístu.

Příklad provedení zdroje známé objemové rychlosti podle tohoto vynálezu je znázorněn na výkresu. Zde je naznačeno základní těleso £ zdroje, ve kterém je umístěn magnetický obvod s prstencovým permanentním magnetem, kde v pracovní mezeře tohoto magnetického obvodu je umístěna budicí kmitací cívka. Magnetický obvod ani kmitací cívka nejsou na výkresu vyznačeny.

Ke kmitací cívce je připojen píst X, tvaru dutého válce, jehož dutina je ze strany spojené s kmitací cívkou otevřené. Z druhé strany je dutina pístu uzavřena tuhým čelem pístu.' Vnější strana čela pístu X generuje při kmitání pístu X akustický signál, jehož objemová rychlost se rovné součinu plochy vnější strany čela pistu X a rychlosti pístu χ.

K vnitřní straně čela pístu χ je připojen lehký akcelerometr 6 a to tuhým mechanickým spojem, např. pomocí závitu a šroubu.

Přesnost měření generované objemové rychlosti závisí na tuhosti čela pistu a tuhosti spojení čela pistu s akcelerometrem.

Na výkresu je naznačeno ještě prstencové pryžové těsnění £ pístu X, spojovací hrdlo s měřicím mikrofonem X a měřeným objektem X s akustickou impedancí Z*. Dále je naznačen elektrický výstup akcelerometru 6 s výstupním signálem u_Q, elektrický výstup měřicího mikrofonu X s výstupním signálem u^ a vstup budicího signálu u_fe pro budicí kmitací cívku.

Pro měření akustických impedancí je výhodné, jestliže se použije akcelerometru 6 s přenosovou charakteristikou blízkou přenosové charakteristice použitého měřicího mikrofonu χ. Akcelerometr 6 může být vytvořen také přímo v čele pístu tak, že čelo pístu tvoří bázi akcelerometru, na níž jsou uspořádány další prvky akcelerometru.

Claims (3)

1. Zdroj známé objemové rychlosti s tuhým pístem a akcelerometrem, vyznačený tím, že tuhý píst (3) má tvar dutého válce, jehož jednu stranu tvoří vnější strana čela pístu, uzavírající z jedné strany dutinu pístu (3), přičemž akcelerometr (6) je umístěn v dutině pístu (3) a je mechanicky připojen k vnitřní stěně čela pístu (3).

2. Zdroj známé objemové rychlosti podle bodu 1, vyznačený tím, že akcelerometr (6) je umístěn v dutině pístu (3) souose vzhledem k ose pístu (3) a je současně připojen k čelu ‘pístu (3) šroubovým spojem.

3. Zdroj známé objemové rychlosti podle bodu 1, vyznačený tím, že čelo pístu (3) tvoří současně bázi akcelerometru (6).