RU2684672C1 - Инфразвуковой микробарометр - Google Patents
Инфразвуковой микробарометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684672C1 RU2684672C1 RU2018122381A RU2018122381A RU2684672C1 RU 2684672 C1 RU2684672 C1 RU 2684672C1 RU 2018122381 A RU2018122381 A RU 2018122381A RU 2018122381 A RU2018122381 A RU 2018122381A RU 2684672 C1 RU2684672 C1 RU 2684672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- microbarometer
- receiving
- atmospheric pressure
- lever
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
Abstract
Изобретение относится к метрологии, в частности к инфразвуковым микробарометрам. Инфразвуковой микробарометр состоит из корпуса, содержащего приемную и опорную камеры. Камеры разделены мембраной и соединены дросселем, обеспечивающим фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления. Опорная камера разделена на две секции, соединенные между собой дросселем, обеспечивающим фильтрацию колебаний звуковой частоты. Мембрана соединена штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, расположенного в опорной камере. Рядом с мембраной со стороны приемной и опорной камер находятся упоры. Дроссели выполнены в виде капилляров. Технический результат - упрощение конструкции микробарометра, защита от перегрузок давлениями, превышающими диапазон измеряемых давлений, и фильтрация длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебаний звуковой частоты. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительным приборам и может быть использовано для измерения инфразвуковых колебаний в диапазоне от 0,01 ГЦ до 10 Гц и преобразования их в электрический сигнал. Конструкция МБ должна обеспечивать фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебания звуковой частоты.
Известен микробарометр индукционного типа МВ2000 («Martec Tekelec Systems», Франция; см.: Elements of an Operational System. First International Workshop on Acoustic Remote Sensing of Volcanoes. - Quito, Ecuador, January 22, 2006). Принцип действия основан на деформации пластин анероидного барометра пропорционально изменению атмосферного давления. Для измерения степени деформации применен датчик смещения на основе LVDT (линейный трансформатор с переменным коэффициентом передачи).
Известны аналогичные друг другу по конструкции микробарометры конденсаторного типа: микробарометр Метеорологического института Королевства Нидерланды (KNMI; см.: L.G. Evers. The inaudible symphony: on the detection and source identification of atmospheric infrasound. - Gildeprint B.V., Enschede, Netherlands, 2008. - C. 13-15) и принятый в качестве прототипа К-304-АМ1.1 (НТЦ «Географические измерения», Новосибирск. 2013; ISGM-03M - экспортный вариант: http://ntcgi.ru/products/differential-mikrobarometr-isgm-03m.php). Конструкция микробарометров содержит приемную и опорную камеры, разделенные мембраной и соединенные дросселем. Дроссель и объемы приемной и опорной камеры образуют фильтр верхних частот. Принцип действия заключается в том, что деформируемая под действием атмосферного давления мембрана создает совместно с неподвижным электродом микробарометра плоский конденсатор, емкость которого изменяется пропорционально изменению амплитуды инфразвуковых колебаний в определенном диапазоне. Колебательный контур, в состав которого входит данный конденсатор, управляет частотой генератора.
Сложностью конструкции известных микробарометров является использование анероидной коробки и датчика смещения или, в другом исполнении, необходимостью формирования колебательного контура, в состав которого входит плоский конденсатор.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции микробарометра, фильтрация длиннопериодных колебаний атмосферного давления и колебания звуковой частоты и обеспечение защиты от перегрузок давлениями, превышающими измеряемые давления.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где:
1 - приемная камера;
2 - опорная камера;
3 - мембрана;
4 - ограничители хода мембраны;
5 - шток;
6 - мембранно-рычажный тензопреобразователь;
7, 8 - дроссели с акустическими сопротивлениями R1 и R2.
Устройство работает следующим образом:
Для компенсации длиннопериодных колебаний атмосферного давления применен фильтр верхних частот, для чего приемная камера соединена с опорной камерой капилляром с акустическим сопротивлением R1. Тензопреобразователь, связанный с измерительной мембраной штоком, преобразует разность давлений между приемной и опорной камерами в электрический сигнал. С одной стороны на измерительную мембрану действует входное давление, равное сумме постоянного атмосферного РА и измеряемого переменного РИ. На другую сторону мембраны действует давление опорной камеры, которое выравнивается с давлением в приемной камере за счет перетекания воздуха через капилляр. Параметры капилляра рассчитываются таким образом, чтобы на частотах выше 0,01 Гц перетекание давления было незначительным, и давление в опорной камере равнялось атмосферному РА. В этом случае дифференциальное давление, приложенное к мембране, будет равно Ри. Мембрана обеспечивает возможность измерения малых давлений, равных единицам паскаля. При возникновении перегрузок мембрана ложится на упоры.
Параметры капилляра (диаметр и длина) выбираются исходя из требования обеспечить величину нижней граничной частоты 0,01 Гц: чем больше акустическое сопротивление капилляра R1, тем ниже граничная частота.
Нижняя граничная частота вычисляется по формуле
где: τ - постоянная времени, τ=R a ⋅С а ;
μ - вязкость воздуха;
Т - температура воздуха;
r - радиус капилляра;
V0 объем опорной камеры;
Р а - атмосферное давление.
Для компенсации акустических воздействий звуковой частоты и ветровых помех (подавления высокочастотных составляющих) применен фильтр нижних частот, для чего опорную камеру предлагается разделить на два объема, соединенных между собой вторым капилляром с акустическим сопротивлением R2. Чем меньше акустическое сопротивление капилляра R2, тем выше граничная частота. Параметры капилляра R2 рассчитываются по формулам, приведенным выше, исходя из требования обеспечить частоту среза порядка 15-20 Гц.
Claims (1)
- Инфразвуковой микробарометр, состоящий из приемной и опорной камер в едином корпусе, разделенных мембраной с защитой от перегрузок, соединенной штоком с концом рычага мембранно-рычажного тензопреобразователя, размещенного внутри опорной камеры, связанной с приемной камерой дросселем, обеспечивающим фильтрацию длиннопериодных колебаний атмосферного давления, при этом опорная камера состоит из двух секций, соединенных между собой дросселем, обеспечивающим фильтрацию колебаний звуковой частоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122381A RU2684672C1 (ru) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Инфразвуковой микробарометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122381A RU2684672C1 (ru) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Инфразвуковой микробарометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2684672C1 true RU2684672C1 (ru) | 2019-04-11 |
Family
ID=66168154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018122381A RU2684672C1 (ru) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Инфразвуковой микробарометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2684672C1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU506225A1 (ru) * | 1973-06-18 | 1976-08-05 | Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения | Устройство дл передачи движени чувствительного элемента, наход щегос в области давлени |
SU1081448A1 (ru) * | 1983-03-01 | 1984-03-23 | Предприятие П/Я А-1891 | Датчик абсолютного давлени |
SU1307253A1 (ru) * | 1985-09-06 | 1987-04-30 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Датчик давлени |
SU1605145A1 (ru) * | 1988-12-14 | 1990-11-07 | Предприятие П/Я А-1891 | Датчик абсолютного давлени и способ его вакуумировани |
RU2072539C1 (ru) * | 1994-09-08 | 1997-01-27 | Южное отделение Института океанологии им.П.П.Ширшова РАН | Датчик донных форм |
RU2286555C2 (ru) * | 2004-08-04 | 2006-10-27 | Дмитрий Леонидович Воробьев | Тензометрический первичный преобразователь давления с компенсацией дрейфа нуля и мембрана для него |
RU2386115C1 (ru) * | 2008-12-25 | 2010-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Датчик избыточного давления |
RU2477846C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Датчик абсолютного давления |
-
2018
- 2018-06-18 RU RU2018122381A patent/RU2684672C1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU506225A1 (ru) * | 1973-06-18 | 1976-08-05 | Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения | Устройство дл передачи движени чувствительного элемента, наход щегос в области давлени |
SU1081448A1 (ru) * | 1983-03-01 | 1984-03-23 | Предприятие П/Я А-1891 | Датчик абсолютного давлени |
SU1307253A1 (ru) * | 1985-09-06 | 1987-04-30 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" | Датчик давлени |
SU1605145A1 (ru) * | 1988-12-14 | 1990-11-07 | Предприятие П/Я А-1891 | Датчик абсолютного давлени и способ его вакуумировани |
RU2072539C1 (ru) * | 1994-09-08 | 1997-01-27 | Южное отделение Института океанологии им.П.П.Ширшова РАН | Датчик донных форм |
RU2286555C2 (ru) * | 2004-08-04 | 2006-10-27 | Дмитрий Леонидович Воробьев | Тензометрический первичный преобразователь давления с компенсацией дрейфа нуля и мембрана для него |
RU2386115C1 (ru) * | 2008-12-25 | 2010-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Датчик избыточного давления |
RU2477846C1 (ru) * | 2011-12-02 | 2013-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Датчик абсолютного давления |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Johan H. Mentink Frequency response and design parameters for differential microbarometers // J. Acoust. Soc. Am. 130 (1), July 2011. * |
Бальзаминов А.В., Безрукин А.Г., Лоншаков Л.С., Романов Д.В. Установка для регистрации инфразвуковых волн // Молодежный вестник ИрГТУ. 2011. N 1. С. 14. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Marcillo et al. | Implementation, characterization, and evaluation of an inexpensive low-power low-noise infrasound sensor based on a micromachined differential pressure transducer and a mechanical filter | |
Lee et al. | Development of an array of pressure sensors with PVDF film | |
US20160223579A1 (en) | System and Method for a Wind Speed Meter | |
CN108713133B (zh) | 声波共振压力与温度传感器 | |
CN101493102B (zh) | 用于腐蚀性或爆炸性气体的压力传感设备 | |
US9510117B2 (en) | Device for measuring sound level | |
EA009298B1 (ru) | Вибродатчик | |
Wagner et al. | Pressure reciprocity calibration of a MEMS microphone | |
CN110220636B (zh) | 一种毛细连通管式差压传感器及测量方法 | |
RU2684672C1 (ru) | Инфразвуковой микробарометр | |
US3456508A (en) | Vibrating diaphragm pressure sensor apparatus | |
CN105627106B (zh) | 一种输气管道泄漏检测的次声传感器 | |
US2720113A (en) | Pressure measuring devices | |
GB2442026A (en) | A pressure-balanced electromechanical converter | |
Ponceau et al. | Low-noise broadband microbarometers | |
US2969514A (en) | Differential transducer | |
Kälvesten et al. | Small piezoresistive silicon microphones specially designed for the characterization of turbulent gas flows | |
US3277719A (en) | Differential pressure transducer | |
US11255718B2 (en) | Systems and methods for extending frequency response of resonant transducers | |
RU2370737C1 (ru) | Устройство для измерения вибрации высоковольтных элементов (варианты) | |
RU2395793C1 (ru) | Датчик разности давлений | |
RU2724588C1 (ru) | Гравитационный градиентометр | |
CN117872460A (zh) | 一种谐振高灵敏检测声压水听器及其实现方法 | |
RU2223469C2 (ru) | Датчик для измерения амплитуды | |
WO2015133903A1 (en) | Transducer for use in a capacitive vibration sensor |