SU1747188A1

SU1747188A1 - Способ возбуждени акустического импульса и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1747188A1
Application number: SU904861310A
Authority: SU
Inventors: Владимир Павлович Мариевский; Николай Васильевич Педан; Юрий Владимирович Чудинов
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Использование: гидроакустика, гидро- и геолокаци . Сущность изобретени : акустический импульс возбуждают путем формировани импульса тока посредством разр да емкостного накопител на индуктор электродинамического излучател , причем вершину импульса тока формируют нараа стающей в Соответствии с законом i i0-Hct , где i0 - начальное значение тока; t - текущее врем от начала формировани вершины импульса тока; k - скорость нарастани тока на вершине импульса тока: ,4 - эмпирический коэффициент. Устройство дл возбуждени акустического импульса содержит источник питани , п емкостных накопителей энергии, которые соединены с источником питани через п разделительных диодов и с индуктором электродинамического излучател через п коммутаторов, соединенных со схемой управлени . 3 ил. со

Description

Изобретение относитс к гидроакустике и может быть использовано в гидро- и геолокации дл получени мощных широкополосных импульсов давлени .

Известен пьезоэлектрический способ возбуждени акустического сигнала, при котором в кварцевой пластине, вырезанной из кристалла перпендикул рно к электрической оси, создают электрическое поле, направленное вдоль этой оси, при этом возникают механические усили , деформирующие пластину в том же направлении и вызывающие акустические колебани в жидкой среде.

Недостатком этого способа вл етс то, что форма излучаемого сигнала соответствует отрезку синусоиды и, следовательно, имеет узкий частотный спектр. Кроме того, пьезоэлектрические излучатели имеют малую мощность формируемого импульса дав- лени вследствие малой амплитуды деформации кварцевой пластины.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс индукционный способ возбуждени акустического давлени , при котором, при разр де накопительного конденсатора на обмотку катушки в мембране, установленной на торце катушки, навод тс токи Фуко, что приводит к возникновению сил, отталкивающих мембрану от катушки. В результате движе2

XI

00 00

ни мембраны в жидкой среде распростран етс импульс давлени .

Известно также устройство дл осуществлени индукционного способа возбуждени акустического сигнала.

Недостатком известных способа и устройства вл етс формирование импульса давлени в виде синусоиды, что существенно снижает ширину частотного спектра импульса давлени .

Цель изобретени - расширение частотного спектра акустического импульса.

Сущность предлагаемого способа заключаетс в следующем.

Электродинамический излучатель - это воздушный трансформатор-с замкнутой накоротко вторичной обмоткой (мембраной). При приложении напр жени к электродинамическому излучателю с мембраной, присоединенной к корпусу с помощью упругой разв зки, в мембране навод тс токи Фуко и возникают силы, отталкивающие мембрану . Это движение приводит к изменению взаимного расположени мембраны и индуктора и, следовательно, к переменной во времени взаимной индуктивности воздушного трансформатора. При удалении мембраны от индуктора можно, посто нно увеличива ток индуктора (так как зазор уве- личиваетс и, следовательно, необходимо увеличивать ток индуктора дл обеспечени дальнейшего движени мембраны), поддерживать посто нным произведение токов индуктора и мембраны. Так как сила взаимодействи токов индуктора и мембра- ны пропорциональна произведению этих токов, то и давление, создаваемое этой силой , будет посто нным. Таким образом формируетс пр моугольный импульс акустического давлени в жидкой среде.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства дл возбуждени акустического импульса; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы соответственно импульса тока и импульса акустического давлени индукто- ра; (п , 72 - длительности переднего и заднего фронтов импульса тока индуктора).

Устройство состоит из источника 1 питани , п накопительных конденсаторов 2.1- 2.п, подключенных к источнику 1 питани через п разделительных диодов 3,1-3,n, n коммутаторов 4.1-4.П, электродинамического излучател 5 с мембраной 6, присоединенной к корпусу 7 с помощью упругой разв зки 8, и индуктором 9, и схемы 10 уп- равлени .

Устройство работает следующим образом

При включении источника 1 питани одновременно зар жаютс п накопительных конденсаторов 2.1-2.П через п разделительных диодов 3.1-З.п. Формирование пр моугольного акустического импульса начинаетс при включении 1-го коммутато- ра4.1 от схемы 10 управлени и разр де 1-го накопительного конденсатора 2,1 на электродинамический излучатель 5. При этом в индукторе 9 начинает нарастать ток (имеющий линейный характер на начальном участке синусоиды), в мембране б навод тс токи Фуко, возникают силы отталкивающие мембрану. Через некоторый интервал времени Ati (меньший 1/4 периода свободных колебаний LC-контура индуктор 9 - накопительный конденсатор 2.1) от начала замыкани 1-го коммутатора 4.1 включаетс 2-й коммутатор 4.2 от схемы 10 управлени и начинаетс разр д накопительного конденсатора 2.2 на индуктор 9, в котором еще не прекратилс ток от накопительного конденсатора 2.1, и происходит дальнейшее нарастание тока в индукторе 9 и, следовательно, дальнейшее движение мембраны 6. Аналогично через некоторый промежуток времени At2 срабатывает 3-й коммутатор 2.3 и разр жаетс накопительный конденсатор 3.3 и т.д. Таким образом в индукторе 9 формируетс суммарный от разр да п накопительных конденсаторов 2.1-2.П нарастающий ток на вершине импульса

а Ho+kt , где к - скорость нарастани тока,

А/с, а 1-1,4 - показатель степени, учитывающий максимальную амплитуду отклонени мембраны 6, и соответствующие ему токи Фуко в мембране 6; движение последней обеспечивает формирование акустического импульса.

Регулировкой длительности интервалов времени Ati-Д tn-1 между гюследователь- ными(во времени) замыкани ми коммутаторов 4.1-4.П можно обеспечить такое взаимодействие токов индуктора 9 и мембраны 6, что формируемый импульс акустического давлени будет иметь пр моугольную форму. Формирование импульса акустического давлени завершаетс при обратном ходе мембраны 6. Разделительные диоды 3.1-З.п обеспечивают раздельный разр д каждого из п накопительных конденсаторов 2.1-2.п на электродинамический излучатель 5.

Величины коэффициента а получены экспериментально на макете устройства на р де образцов электродинамического излучател . В общем случае величины емкостей накопительных конденсаторов 2.1-2.П могут быть не равны.( Изменение величины емкостей накопительных конденсаторов 2.1- 2.п, как и величины интервалов времени Ati- Atn-i. позвол ет приблизить форму акустического импульса к пр моугольной.

Claims

1. Способ возбуждени акустического импульса путем формировани импульса тока посредством разр да емкостного накопите- л на индуктор электродинамического излучател и преобразовани импульса тока в акустический сигнал, отличающийс тем, что, с целью расширени частотного спектра акустического импульса, вершину

импульса тока формируют нарастающей в соответстиви с законом ,

а t ,

где i0 - начальное значение тока, с которого начинают формирование вершины импульса тока;

t - текущее врем от начала формировани вершины импульса токе;

k - скорость нарастани тока на вершине импульса тока;

а 1-1,4 - эмпирический коэффициент .

2. Устройство дл возбуждени акустического импульса, содержащее источник питани , первый емкостной накопитель энергии, первый коммутатор и индуктор электродинамического излучател , отличающеес тем, что, с целью расширени частотного спектра акустического импульса, в него дополнительно введены (п-1) емкостных накопителей энергии, п разделительных диодов и (п-1) коммутаторов, соединенных с введенной схемой управлени , причем п разделительных диодов катодами подключены к положительному полюсу источника питани , отрицательный полюс которого заземлен, а анодами - к положительным клеммам соответствующих п емкостных накопителей энергии, подключенных через п коммутаторов к индуктору электродинамического излучател .

3.1

4.1

Т

10

фиг.1

pff)

i

фиг. 2

фиг.Э