RU2485550C1 - Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды - Google Patents
Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485550C1 RU2485550C1 RU2011153800/28A RU2011153800A RU2485550C1 RU 2485550 C1 RU2485550 C1 RU 2485550C1 RU 2011153800/28 A RU2011153800/28 A RU 2011153800/28A RU 2011153800 A RU2011153800 A RU 2011153800A RU 2485550 C1 RU2485550 C1 RU 2485550C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- demodulator
- sensing element
- converter
- analog
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды. Сущность: устройство содержит последовательно соединенные чувствительный элемент (2), датчик перемещения (3) чувствительного элемента, полосовой усилитель (4) и демодулятор (5), подключенный к аналоговому выходу (6) устройства. К датчику перемещения (3) чувствительного элемента и демодулятору (5) подключен генератор (7). Чувствительный элемент (2) связан с окружающей средой и средой внутри корпуса (1). В устройство введены последовательно соединенные АЦП (8), микропроцессор (9) с цифровым портом (10), ЦАП (11), ключ (12), сумматор (13), усилитель (14) и преобразователь (15) электрического сигнала в механические колебания, связанный с чувствительным элементом. К демодулятору (5) и к сумматору (13) подключен фильтр (16). Вход АЦП (8) подключен к демодулятору (5), а ключ (12) управляющим входом подключен к микропроцессору (9). Технический результат: повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения инфразвуковых колебаний газообразной или жидкой среды.
Известно устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус и чувствительный элемент, связанный с окружающей средой и средой внутри корпуса [1].
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому (прототипом) является устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, чувствительный элемент, связанный с окружающей средой и средой внутри корпуса, и последовательно соединенные чувствительный элемент, датчик перемещения чувствительного элемента, полосовой усилитель и демодулятор, подключенный к аналоговому выходу устройства, а также генератор, подключенный к датчику перемещения чувствительного элемента и демодулятору [2].
Недостатком прототипа является то, что устройство не обеспечивает требуемой точности измерений из-за недостаточного динамического диапазона и отсутствия калибровки.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявленным изобретением, является повышение точности измерения.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, чувствительный элемент, связанный с окружающей средой и средой внутри корпуса, последовательно соединенные чувствительный элемент, датчик перемещения чувствительного элемента, полосовой усилитель и демодулятор, подключенный к аналоговому выходу устройства, а также генератор, подключенный к датчику перемещения чувствительного элемента и демодулятору, дополнительно содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор с цифровым портом, цифроаналоговый преобразователь, ключ, сумматор, усилитель и преобразователь электрического сигнала в механические колебания, связанный с чувствительным элементом, а также фильтр, подключенный входом к демодулятору, а выходом - ко второму входу сумматора, причем вход аналого-цифрового преобразователя подключен к демодулятору, а управляющим входом ключ подключен к микропроцессору.
Технический результат достигается также тем, что преобразователь электрического сигнала в механические колебания выполнен в виде электромагнита, чувствительный элемент выполнен в виде подвижной мембраны из магнитного материала, являющейся одним из электродов емкостного датчика или связанной с первым электродом емкостного датчика, причем второй, неподвижный электрод емкостного датчика связан с корпусом и выполнен из немагнитного материала.
На фиг.1 представлено устройство, обеспечивающее требуемый технический результат.
Принятые обозначения: 1 - корпус; 2 - чувствительный элемент; 3 - датчик; 4 - полосовой усилитель; 5 - демодулятор; 6 - аналоговый выход устройства; 7 - генератор; 8 - аналого-цифровой преобразователь; 9 - микропроцессор; 10 - цифровой порт микропроцессора; 11 - цифроаналоговый преобразователь; 12 - ключ; 13 - сумматор; 14 - усилитель; 15 - преобразователь электрического сигнала в механические колебания; 16 - фильтр.
Устройство, представленное на фиг.1, содержит корпус 1, чувствительный элемент 2, связанный с окружающей средой и средой внутри корпуса 1, последовательно соединенные чувствительный элемент 2, датчик 3 перемещения чувствительного элемента 2, полосовой усилитель 4 и демодулятор 5, подключенный к аналоговому выходу 6 устройства, а также генератор 7, подключенный к датчику 3 перемещения чувствительного элемента 2 и демодулятору 5, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 8, микропроцессор 9 с цифровым портом 10, цифроаналоговый преобразователь 11, ключ 12, сумматор 13, усилитель 14 и преобразователь 15 электрического сигнала в механические колебания, связанный с чувствительным элементом 2, а также фильтр 16, подключенный входом к демодулятору 5, а выходом - ко второму входу сумматора 13, причем вход аналого-цифрового преобразователя подключен к демодулятору 5, а управляющим входом ключ 12 подключен к микропроцессору 9.
На фиг.2 представлен один из возможных примеров реализации устройства с емкостным датчиком 3 перемещения чувствительного элемента 2 (мембраны) и электромагнитным преобразователем 15 электрического сигнала в механические колебания мембраны 2, выполненной из магнитного материала и используемой в качестве первого электрода емкостного датчика 3 (в другом варианте исполнения первый электрод емкостного датчика может быть изолирован от мембраны и наклеен на нее, либо связан с мембраной промежуточным звеном). Второй электрод емкостного датчика 3 выполнен из немагнитного материала и неподвижен, связан механически с корпусом и изолирован от него, или в качестве второго электрода может быть использован корпус или другие детали конструкции.
Устройство, представленное на фиг.1, работает следующим образом. Чувствительный элемент 2 закреплен в корпусе 1 между окружающей средой и корпусом, содержащим опорную среду, так, что изменения давления окружающей среды приводят к смещению чувствительного элемента 2, в качестве которого могут быть использованы мембрана, сильфон или пластинка на подвесе. Смещение чувствительного элемента 2 относительно нейтрального положения приводит к изменению параметра (амплитуда, частота, фаза, длительность импульса) электрического сигнала на выходе датчика 3, на который электрический сигнал поступает от генератора 7. С выхода датчика 3 сигнал поступает через полосовой усилитель 4 на демодулятор 5, на который также подается опорный сигнал от генератора 7, благодаря чему на выходе демодулятора 5, подключенном к аналоговому выходу 6 устройства, формируется аналоговый сигнал, амплитуда которого зависит от смещения чувствительного элемента 2. С выхода демодулятора 5 аналоговый сигнал поступает на фильтр 16, формирующий требуемую частотную характеристику устройства и далее через сумматор 13 поступает на усилитель 14, обеспечивающий требуемую амплитуду сигнала для работы преобразователя 15 электрического сигнала в механические колебания. Преобразователь 15 электрического сигнала в механические колебания связан с чувствительным элементом 2 механически или воздействует на чувствительный элемент 2 через среду, вызывая его перемещения. Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь, уменьшающая перемещение чувствительного элемента 2, увеличивающая динамический диапазон устройства и расширяющая частотный диапазон. Это повышает точность измерения в более широком диапазоне амплитуд входных инфразвуковых сигналов. С выхода демодулятора аналоговая информация поступает на аналого-цифровой преобразователь 8 и далее на микропроцессор 9, реализующий обмен с пользователем с помощью цифрового порта 10. Кроме того, для повышения точности измерений предусмотрена калибровка устройства эталонными синусоидальными инфразвуковыми сигналами. Для этого в памяти микропроцессора 9 размещен массив чисел, например цифровой образ синусоиды. При поступлении от пользователя через цифровой порт 10 команды «калибровка», содержащей задание амплитуды и частоты, числа цифрового массива умножаются на коэффициент, соответствующий заданной амплитуде и массив чисел выдается в цифроаналоговый преобразователь 11 с заданной частотой. При подаче от микропроцессора сигнала на управляющий вход ключа 12, ключ замыкается и подает калибровочный синусоидальный сигнал, сформированный на выходе цифроаналогового преобразователя 11, через сумматор 13 и усилитель 14 на преобразователь 15 электрического сигнала в механические колебания, формирующий эталонные синусоидальные инфразвуковые сигналы.
При изменении амплитуды и частоты калибровочных сигналов по напряжению на аналоговом выходе 6, известным характеристикам звеньев и известному напряжению и частоте калибровки проводится расчет амплитудной и амплитудно-частотной характеристик устройства.
Преобразователь 15 может быть установлен также с другой стороны чувствительного элемента 2, или на корпусе, или на деталях конструкции.
Устройство, представленное на фиг.2, работает следующим образом.
Смещение чувствительного элемента 2 (например, мембраны) относительно неподвижного электрода датчика 3 приводит к изменению емкости датчика и появлению сигнала на аналоговом выходе устройства. Усиленный сигнал с аналогового выхода поступает на преобразователь 15 электрического сигнала в механические колебания, выполненный в виде электромагнита, перемещающего мембрану (чувствительный элемент 2). Таким образом осуществляется отрицательная обратная связь, уменьшающая перемещение чувствительного элемента 2, увеличивающая динамический диапазон устройства и расширяющая частотный диапазон.
Источники информации
1. К.В.Кислов, Ю.А.Колесников, А.Ю.Марченков, Ю.О.Старовойт, Микробарометр, Авторское свидетельство SU 1769172 A1, G01V 1/16, G01L 23/00, 1990.
2. Микробарометр MB 2000, Техническое описание, Microbarometre MB 2000, Technical manual, Departement Analyse et Surveillance de L'Environnement (DASE), 1998.
Claims (2)
1. Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды, содержащее корпус, чувствительный элемент, связанный с окружающей средой и средой внутри корпуса, последовательно соединенные чувствительный элемент, датчик перемещения чувствительного элемента, полосовой усилитель и демодулятор, подключенный к аналоговому выходу устройства, а также генератор, подключенный к датчику перемещения чувствительного элемента и демодулятору, отличающееся тем, что дополнительно содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор с цифровым портом, цифроаналоговый преобразователь, ключ, сумматор, усилитель и преобразователь электрического сигнала в механические колебания, связанный с чувствительным элементом, а также фильтр, подключенный входом к демодулятору, а выходом - ко второму входу сумматора, причем вход аналого-цифрового преобразователя подключен к демодулятору, а управляющим входом ключ подключен к микропроцессору.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователь электрического сигнала в механические колебания выполнен в виде электромагнита, чувствительный элемент выполнен в виде подвижной мембраны из магнитного материала, являющейся одним из электродов емкостного датчика или связанной с первым электродом емкостного датчика, причем второй, неподвижный электрод емкостного датчика, связан с корпусом и выполнен из немагнитного материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153800/28A RU2485550C1 (ru) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011153800/28A RU2485550C1 (ru) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2485550C1 true RU2485550C1 (ru) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011153800/28A RU2485550C1 (ru) | 2011-12-28 | 2011-12-28 | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2485550C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717263C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2020-03-19 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
| RU2738765C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-12-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
| RU2738766C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-12-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
| RU2774291C1 (ru) * | 2021-12-28 | 2022-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП ВНИИА") | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2128850C1 (ru) * | 1998-05-14 | 1999-04-10 | Акционерное общество закрытого типа "АНЧАР" | Трехкомпонентный приемник акустических колебаний |
| RU53459U1 (ru) * | 2005-05-31 | 2006-05-10 | Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина | Приемник акустических колебаний |
| RU2300122C1 (ru) * | 2005-11-14 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Способ дистанционного определения параметров инфразвукового сигнала вблизи неопознанного источника сигнала |
-
2011
- 2011-12-28 RU RU2011153800/28A patent/RU2485550C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2128850C1 (ru) * | 1998-05-14 | 1999-04-10 | Акционерное общество закрытого типа "АНЧАР" | Трехкомпонентный приемник акустических колебаний |
| RU53459U1 (ru) * | 2005-05-31 | 2006-05-10 | Институт физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина | Приемник акустических колебаний |
| RU2300122C1 (ru) * | 2005-11-14 | 2007-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" (ФГУП НИИИТ) | Способ дистанционного определения параметров инфразвукового сигнала вблизи неопознанного источника сигнала |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2717263C1 (ru) * | 2019-06-13 | 2020-03-19 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
| RU2738765C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-12-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
| RU2738766C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-12-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
| RU2774291C1 (ru) * | 2021-12-28 | 2022-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП ВНИИА") | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU730847B2 (en) | Impedance detection apparatus and method | |
| AU729354B2 (en) | Impedance-to-voltage converter | |
| JP3578774B2 (ja) | 容量性圧力感知方法及び装置 | |
| US8516894B2 (en) | Electronic circuit for controlling a capacitive pressure sensor and capacitive pressure sensor system | |
| CN114422923B (zh) | 谐振式mems麦克风、声学成像仪和光声光谱检测仪 | |
| US20070080695A1 (en) | Testing system and method for a MEMS sensor | |
| US4738325A (en) | Hall effect weight transducer | |
| RU2485550C1 (ru) | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды | |
| CN104781766A (zh) | 对物体的触敏表面上的至少一个接触进行检测和定位的系统和方法 | |
| US3456508A (en) | Vibrating diaphragm pressure sensor apparatus | |
| RU2485455C1 (ru) | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды | |
| Ponceau et al. | Low-noise broadband microbarometers | |
| JP4422066B2 (ja) | 膜スチフネス測定装置および膜スチフネス測定方法 | |
| RU114172U1 (ru) | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды | |
| CN104457967A (zh) | 基于逆压电效应的水声传感器声压灵敏度测试方法及装置 | |
| Kisić et al. | Performance analysis of a flexible polyimide based device for displacement sensing | |
| Umapathy et al. | Piezoelectric based resonance displacement sensor | |
| US20050257598A1 (en) | Device for calibrating a pressure sensor, in particular an infrasound pressure sensor | |
| Esmaili et al. | Liquid level measurement through capacitive pressure sensor | |
| RU114523U1 (ru) | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды | |
| CN111025381A (zh) | 一种基于石墨烯的压阻地震检波器 | |
| Radcliffe et al. | A novel design of a feedback-controlled optical microphone for aeroacoustics research | |
| EP1301766A1 (en) | Pressure transducer | |
| RU2738765C1 (ru) | Устройство для измерения инфразвуковых колебаний среды | |
| JP2015175714A (ja) | 超音波装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201229 |