RU1776451C - Electroacoustic converter - Google Patents

Electroacoustic converter

Info

Publication number
RU1776451C
RU1776451C SU894716232A SU4716232A RU1776451C RU 1776451 C RU1776451 C RU 1776451C SU 894716232 A SU894716232 A SU 894716232A SU 4716232 A SU4716232 A SU 4716232A RU 1776451 C RU1776451 C RU 1776451C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
arc
discharge chamber
discharge
inductor
Prior art date
Application number
SU894716232A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Аркадьевич Петров
Павел Аркадьевич Петров
Original Assignee
В.А.Петров и П.А.Петров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by В.А.Петров и П.А.Петров filed Critical В.А.Петров и П.А.Петров
Priority to SU894716232A priority Critical patent/RU1776451C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1776451C publication Critical patent/RU1776451C/en

Links

Landscapes

  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к акустической технике, в частности к устройствам дл  генерировани  мощных периодических звуковых колебаний. Электроакустический преобразователь содержит последовательно соединенные разр дную камеру с двум  электродами, катушку индуктивности, конденсатор , зар жающийс  от внешнего источника тока, и импульсный трансформатор, первична  обмотка которого подключена к источнику импульсов поджига. Новым в преобразователе  вл етс  введение катушки индуктивности и размещение разр дной камеры с электродами в магнитном поле этой катушки. 1 ил.The invention relates to acoustic technology, in particular to devices for generating powerful periodic sound vibrations. The electro-acoustic transducer comprises a series-connected discharge chamber with two electrodes, an inductor, a capacitor charged from an external current source, and a pulse transformer, the primary winding of which is connected to the ignition pulse source. The introduction of an inductor and the placement of a discharge chamber with electrodes in the magnetic field of this coil is new in the converter. 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к акустической технике, в частности к устройствам дл  генерировани  мощных звуковых колебаний, и может быть использовано в системах акустического и радиоакустического исследовани  атмосферы, дл  вибрационных испытаний конструкций в газовой среде, дл  акустических исследований ограниченных объемов, заполненных газовой средой (трубопроводов, скважин, шахт и т.п.).The invention relates to acoustic technology, in particular to devices for generating powerful sound vibrations, and can be used in systems for acoustic and radio-acoustic research of the atmosphere, for vibration testing of structures in a gas environment, for acoustic studies of limited volumes filled with a gas medium (pipelines, wells, mines, etc.).

Известен электроакустический преобразователь (а.с. СССР № 485782, кл. В 06 В 1/02, 30.09.75), использующий дуговой разр д и содержащий разр дную камеру, образованную полюсами электромагнита, в виде продольной щели, в которой установлены два основных и один вспомогательный (поджигающий ) электроды и рупор, согласующий акустический преобразователь с окружающей средой. Звуковые импульсы или периодические колебани  в виде последовательности импульсов получают в результате однократных или периодических поджига и гашени  дугового разр да. Электрическа  дуга между основными электродами поджигаетс  с помощью вспомогательного электрода, поэтому между основными электродами должно действовать напр жение, достаточное дл  развити  самосто тельного разр да, т.е. несколько киловольт . Гашение дуги происходит в результате ее обрыва на концах электродов при движении в магнитном поле.Known electro-acoustic transducer (AS USSR No. 485782, class B 06 V 1/02, 09/30/75), using an arc discharge and containing a discharge chamber formed by the poles of an electromagnet, in the form of a longitudinal gap in which two main and one auxiliary (igniting) electrodes and a horn matching the acoustic transducer with the environment. Sound pulses or periodic oscillations in the form of a sequence of pulses are obtained as a result of single or periodic ignition and quenching of the arc discharge. The electric arc between the main electrodes is ignited with the help of an auxiliary electrode; therefore, a voltage sufficient to develop an independent discharge must be applied between the main electrodes, i.e. several kilovolts. The quenching of the arc occurs as a result of its breaking at the ends of the electrodes when moving in a magnetic field.

Недостатком известного электроакустического преобразовател   вл етс  низкий КПД, обусловленный значительными потер ми энергии в цеп х электропитани , малым активным сопротивлением дуги и необходимостью дополнительного источника питани  электромагнита.A disadvantage of the known electro-acoustic transducer is its low efficiency, due to significant energy losses in the power supply circuits, low arc resistance and the need for an additional power supply for the electromagnet.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа,  вл етс  электроакустический преобразователь (а.с. СССР № 869839, кл. В 1/02, 07.10.81), содержащий разр дную камеру с двум  электрода- ми, конденсатор, зар жающийс  от внешнего источника тока, и импульсный трансформатор, первична  обмотка которого подключена к источнику импульсов поджига . В известном преобразователеThe closest technical solution, selected as a prototype, is an electro-acoustic transducer (AS USSR No. 869839, class B 1/02, 10/07/81) containing a discharge chamber with two electrodes, a capacitor charged from an external current source, and a pulse transformer, the primary winding of which is connected to the source of ignition pulses. In a known converter

юYu

сwith

XIXi

х| О Nx | About n

слcl

горение дуги прекращаетс  после разр да конденсатора, подключенного к электродам. При этом величина и длительность импульса тока определ ютс  полным активным сопротивлением цепи и индуктивностью проводов.arc burning stops after the discharge of the capacitor connected to the electrodes. The magnitude and duration of the current pulse are determined by the total active resistance of the circuit and the inductance of the wires.

Недостатком устройства  вл етс  низкий КПД, обусловленный значительными потер ми энергии в цеп х электропитани , малым сопротивлением дуги и большим током разр да, а также малым объемом газа, разогреваемого плазмой дуги. По нашим оценкам, коэффициент преобразовани  электрической энергии в звуковую не превышает 0,02%.A disadvantage of the device is its low efficiency due to significant energy losses in the power supply circuits, low arc resistance and high discharge current, as well as a small volume of gas heated by the plasma of the arc. According to our estimates, the coefficient of conversion of electric energy into sound does not exceed 0.02%.

Целью изобретени   вл етс  повышение КПД дугового электроакустического преобразовател .The aim of the invention is to increase the efficiency of an arc electro-acoustic transducer.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в электроакустическом преобразователе, содержащем разр дную камеру с двум  электродами , конденсатор, зар жающийс  от внешнего источника тока, и импульсный трансформатор, первична  обмотка которого подключена к источнику импульсов под- жига, в цепь дугового разр да введена катушка индуктивности, соединенна  последовательно с высоковольтной обмоткой импульсного трансформатора и разр дной камерой с двум  электродами. Разр дна  камера выполнена в виде полого цилиндра, помещенного в Магнитное поле катушки со- осно с ней, электроды в разр дной камере расположены радиально под углом друг к другу и наход тс  в плоскости, перпендикул рной оси цилиндра.This goal is achieved by the fact that in an electro-acoustic transducer containing a discharge chamber with two electrodes, a capacitor charged from an external current source, and a pulse transformer, the primary winding of which is connected to the ignition pulse source, an inductance coil is introduced into the arc discharge circuit connected in series with a high voltage winding of a pulse transformer and a discharge chamber with two electrodes. The discharge chamber is made in the form of a hollow cylinder placed in the magnetic field of the coil in conjunction with it, the electrodes in the discharge chamber are located radially at an angle to each other and are in a plane perpendicular to the axis of the cylinder.

Введение в цепь дугового разр да катушки индуктивности и последовательное соединение ее с высоковольтной обмоткой импульсного транформатора и разр дной камерой с двум  электродами позвол ет ограничить импульсный ток дуги, увеличить длительность импульса разр да и уменьшить потери в цепи электропитани .The introduction of an inductance coil into the arc circuit and its series connection with the high voltage winding of a pulse transformer and a discharge chamber with two electrodes allows limiting the pulse current of the arc, increasing the duration of the discharge pulse and reducing losses in the power supply circuit.

Помещение разр дной камеры в магнитное поле катушки индуктивности позвол ет использовать возникающее в катушке за счет тока основного разр да сильное магнитное поле дл  перемещени  дуги внутри разр дной камеры в процессе ее горени .The placement of the discharge chamber in the magnetic field of the inductor allows the use of a strong magnetic field arising from the main discharge current in the coil to move the arc inside the discharge chamber during its combustion.

Расположение электродов под углом друг к другу в плоскости, перпендикул рной вектору магнитного пол  катушки, обеспечивает увеличение длины шнура дуги (плазмы ) при ее перемещении. При этом увеличиваетс  эффективность теплообмена между плазмой дуги и нейтральным газом в разр дной камере, что позвол ет увеличить КПД преобразовател .The location of the electrodes at an angle to each other in a plane perpendicular to the vector of the magnetic field of the coil provides an increase in the length of the arc cord (plasma) when moving it. This increases the efficiency of heat transfer between the plasma of the arc and the neutral gas in the discharge chamber, which allows to increase the efficiency of the converter.

На фиг. 1 представлена электрическа  принципиальна  схема устройства; на фиг,In FIG. 1 is an electrical schematic diagram of a device; on fig

2 - расположение электродов в разр дной камере.2 - arrangement of electrodes in a discharge chamber.

Электроакустический преобразователь (фиг. 1) содержит разр дную камеру 1 с двум  электродами 2, конденсатор 3, импульсный повышающий трансформатор 4, катушку 5 индуктивности и шунтирующий ее конденсатор 6.The electro-acoustic transducer (Fig. 1) comprises a discharge chamber 1 with two electrodes 2, a capacitor 3, a pulse step-up transformer 4, an inductor 5 and a shunt capacitor 6 thereof.

Разр дна  камера 1 своими двум  элек0 тродами 2 соединена последовательно с конденсатором 3 через вторичную (повышающую ) обмотку импульсного трансформатора 4 и катушку 5 индуктивности. Шунтирующий конденсатор 6 подключенThe discharge chamber 1 is connected in series with its two electrodes 2 in series with a capacitor 3 through a secondary (boost) winding of a pulse transformer 4 and an inductor 5. Shunt capacitor 6 connected

5 параллельно катушке 5 индуктивности, причем емкость конденсатора 6 значительно меньше емкости конденсатора 3. Первична  обмотка импульсного трансформатора 4 соединена с источником импульсов поджига5 parallel to the inductor 5, and the capacitor 6 is much smaller than the capacitor 3. The primary winding of the pulse transformer 4 is connected to the ignition pulse source

0 разр да, Конденсатор 3 подключен к полюсам внешнего источника посто нного тока. Разр дна  камера 1 выполнена в виде полого цилиндра и помещена в рабочую зону катушки 5 индуктивности, а электроды 2 в0 bit, Capacitor 3 is connected to the poles of an external DC source. The discharge chamber 1 is made in the form of a hollow cylinder and placed in the working area of the inductor 5, and the electrodes 2 in

5 виде штырей введены радиально в разр дную камеру 1 под углом так, что магнитное поле катушки 5 индуктивности направлено перпендикул рно плоскости расположени  электродов 2, а минимальное рассто ние5, in the form of pins, are inserted radially into the discharge chamber 1 at an angle so that the magnetic field of the inductor 5 is directed perpendicular to the plane of arrangement of the electrodes 2, and the minimum distance

0 между электродами 2 находитс  в центральной части камеры 1 (фиг. 2).0 between the electrodes 2 is located in the central part of the chamber 1 (Fig. 2).

Электроакустический преобразователь работает следующим образом.Electro-acoustic transducer operates as follows.

Конденсатор 3 зар жаетс  периодиче5 ски в перерывах между импульсами дугового разр да от внешнего источника до напр жени  пор дка 500 В, после чего на первичную обмотку импульсного трансформатора 4 подаетс  импульс поджига дли- 0 тельностью около с. При этом наThe capacitor 3 is charged periodically between the pulses of the arc discharge from an external source to a voltage of about 500 V, after which an ignition pulse of about 0 s is supplied to the primary winding of the pulse transformer 4. Moreover, on

вторичной обмотке импульсного трансформатора 4 возникает импульс высокого напр жени  15 3 кВ, вызывающий искровой пробой зазора между электродами 2 в цен5 тральной части разр дной камеры 1, где рассто ние между электродачи 2 минимально . Конденсатор 6 шунтирует катушку 5 индуктивности во врем  действи  импульса поджига. Во врем  искрового поджигающе0 го разр да между электродами 2 образуетс  провод щий канал, по которому через вторичную обмотку импульсного трансформатора 4 и катушку 5 индуктивности начинаетс  разр д конденсатора 3 (основ5 ной разр д). Газовый разр д между электродами 2 быстро переходит в стадию дугового. Сердечник трансформатора 4 насыщаетс  током основного разр да. В цепи дугового разр да образуетс  колебательный контур, состо щий из катушки 5 индуктивности иa secondary voltage pulse of 15 3 kV occurs in the secondary winding of the pulse transformer 4, causing a spark breakdown of the gap between the electrodes 2 in the central part of the discharge chamber 1, where the distance between the electrode 2 is minimal. The capacitor 6 shunts the inductor 5 during the action of the ignition pulse. During the spark ignition discharge, a conductive channel is formed between the electrodes 2, through which the discharge of the capacitor 3 (main discharge) begins through the secondary winding of the pulse transformer 4 and the inductor 5. The gas discharge between the electrodes 2 quickly passes into the arc stage. The core of transformer 4 is saturated with main discharge current. An oscillating circuit is formed in the arc circuit, consisting of an inductor 5 and

конденсатора 3, резонансна  частота которого близка к частоте генерируемых колебаний . Длительность импульса тока основного разр да соответствует половине периода свободных колебаний этого контура. Шнур 5 дугового разр да в цепи, содержащей катушку 5 индуктивности,устойчив к кратковременным внешним воздействи м. Поэтому деформации шнура не привод т к обрыву дуги. Это позвол ет расположить 10 электроды 2 в разр дной камере 1 так, чтобы при движении дуги в магнитном поле катушки 5 длина шнура дуги существенно увеличивалась,capacitor 3, the resonant frequency of which is close to the frequency of the generated oscillations. The duration of the current pulse of the main discharge corresponds to half the period of free oscillations of this circuit. The arc cord 5 in the circuit containing the inductor 5 is resistant to short-term external influences. Therefore, deformation of the cord does not lead to arc breakage. This allows you to place 10 electrodes 2 in the discharge chamber 1 so that when the arc moves in the magnetic field of coil 5, the length of the arc cord increases significantly,

Под действием магнитного пол  катуш- 15 ки 5 каждый элемент шнура дугового разр да перемещаетс  от центра камеры 1 в радиальном направлении, сохран   форму дуги окружности. Удлинение шнура дугового разр да увеличивает его электрическое 20 сопротивление и, следовательно, увеличиваетс  количество выделенного в разр дой камере 1 тепла.Сильное магнитное поле катушки 5 вызывает перемещение шнура дуги с большой скоростью и резко увеличи- 25 вает теплообмен в области движущейс  плазмы. Импульсный разогрев и быстрое охлаждение газа в разр дной камере 1 после прекращени  разр да порождают звуковую волну, распростран ющуюс  от 30 устройства.Under the action of the magnetic field of coil 15, each element of the arc discharge cord moves from the center of chamber 1 in the radial direction, preserving the shape of a circular arc. An extension of the arc discharge cord increases its electrical resistance 20 and, consequently, the amount of heat released in the discharge chamber 1 increases. The strong magnetic field of coil 5 causes the arc cord to move at high speed and sharply increases heat transfer in the region of the moving plasma. Pulse heating and rapid cooling of the gas in the discharge chamber 1 after the discharge ceases to generate a sound wave propagating from the device 30.

+ 0+ 0

Частота звуковых колебаний равна частоте следовани  импульсов поджига. Относительный уровень мощности высших гармоник не превышает 30% при полной акустической мощности 10 Вт,The frequency of sound vibrations is equal to the repetition rate of the ignition pulses. The relative power level of the higher harmonics does not exceed 30% at a total acoustic power of 10 W,

Коэффициент полезного действи  преобразовател  (по результатам предварительных испытаний) составл ет от 1 до 6%.The efficiency of the converter (according to the results of preliminary tests) is from 1 to 6%.

Преобразователь может использоватьс  в системах акустического и радиоакустического зондировани  атмосферы, дл  вибрационных испытаний конструкций в газовой среде и газовом потоке, дл  акустического исследовани  трубопроводов, шахт, скважин и т.п.The transducer can be used in systems of acoustic and radio-acoustic sounding of the atmosphere, for vibration testing of structures in a gas medium and gas flow, for acoustic research of pipelines, mines, wells, and the like.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Электроакустический преобразователь, содержащий разр дную камеру с двум  электродами, конденсатор, импульсный трансформатор с высоковольтной обмоткой и внешний источник тока, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  КПД.в него введена катушка индуктивности, соединенна  последовательно с конденсатором и подключенна  к одному из электродов, другой электрод св зан с высоковольтной обмоткой импульсного трансформатора, причем электроды расположены под углом друг к другу в плоскости, перпендикул рной оси катушки, и размещены в ее рабочей зоне .An electro-acoustic transducer comprising a discharge chamber with two electrodes, a capacitor, a pulse transformer with a high-voltage winding and an external current source, characterized in that, in order to increase the efficiency, an inductor is connected to it, connected in series with the capacitor and connected to one of electrodes, another electrode is connected to a high-voltage winding of a pulse transformer, moreover, the electrodes are located at an angle to each other in a plane perpendicular to the axis of the coil, and placed in its working th zone.
SU894716232A 1989-07-07 1989-07-07 Electroacoustic converter RU1776451C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894716232A RU1776451C (en) 1989-07-07 1989-07-07 Electroacoustic converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894716232A RU1776451C (en) 1989-07-07 1989-07-07 Electroacoustic converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1776451C true RU1776451C (en) 1992-11-23

Family

ID=21459530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894716232A RU1776451C (en) 1989-07-07 1989-07-07 Electroacoustic converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1776451C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР Мз 869839, кл. В 06 В 1/02, 1979. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2261316C (en) Ignition device for a discharge lamp and method for igniting a discharge lamp
RU1776451C (en) Electroacoustic converter
US3517256A (en) Shock-wave generator
CN114033597B (en) Large-volume ignition system based on nanosecond pulse discharge
US6953032B2 (en) Combustion engine and ignition circuit for a combustion engine
Matsukawa et al. Development of a compact nanosecond pulse generator
CN107069421B (en) For high-repetition-rate excimer laser without the efficient exciting circuit of secondary discharge
SU869839A1 (en) Electric discharge apparatus for producing pulse acoustic wave
RU2127220C1 (en) Ozonizer and ozone generator
SU570412A1 (en) Device for exciting mechanical oscillation
JP7308488B2 (en) Core sand removal device and core sand removal method
RU2138904C1 (en) Pulse generator using inductance power accumulators
SU485782A1 (en) Electroacoustic transducer
CN109787590B (en) Nanosecond composite shock wave generating device based on gas closed environment
SU876045A1 (en) Excitation system of accelerator cavity
Saiki High-voltage Pulse Generation Based on Relaxed Self-Excited Oscillation Using Electrostatic Induction in External Capacitors
RU122045U1 (en) DEVICE FOR EXCITING MECHANICAL OSCILLATIONS
RU2544845C2 (en) High-current nanosecond electron beam accelerator
RU2099831C1 (en) Directional broadband pulse radiator
SU331746A1 (en) Impulse gas discharge bottom electrodeless lamp
Boesch et al. A High-Power Electrically Driven Impulsive Acoustic Source for Target Effects Experiments and Area-Denial Applications
RU2069929C1 (en) Gas laser exciting device
SU1760660A1 (en) Arc heating method
SU797852A1 (en) Oscillator for exciting and stabilizing a welding arc
RU2090020C1 (en) Generator of voltage pulses