АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Устройство относится к средствам для измерения упругих колебаний в жидких средах, в частности для приборов регистрации колебаний в скважинной сейсморазведке и приборах акустического каротажа скважин.
Известен пьезоприемник (РФ. №2010203, G01L, 1994 г.), содержащий корпус и размещенный в нем пьезоприемник в виде сферического пьезоэлемента с нанесенными на его поверхность электродами, отличающийся тем, что акустический датчик через диэлектрическую втулку закреплен в диэлектрически упругом стакане, размещенном в патрубке из жесткого материала, а корпус пьезоприемника выполнен из компаунда.
Известное устройство решает задачу повышения точности измерений за счет подавления побочных мод колебаний. Однако известная конструкция имеет низкую надежность ввиду большого количества составных элементов для установки пьезоприемника в корпусе.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерений, упрощение конструкции и повышение ее надежности.
Поставленная задача решается следующим образом.
Акустический преобразователь, содержащий цилиндрический корпус и размещенный внутри него сферический пьезоэлемент с нанесенными на его поверхность электродами, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде втулки с валом, выступающим по продольной оси, и переходником одного диаметра с корпусом и закрепляемым на свободном торце вала, а устанавливаемый на валу сферический пьезоэлемент выполнен с встречными торцевыми отверстиями, соосными продольной оси вала, и оснащен изоляционными втулками, вставляемыми в встречные торцевые отверстия, и стопорными кольцами для фиксации изоляционных втулок на валу.
На фигуре представлен вариант конструкции акустического преобразователя.
Акустический преобразователь (далее - устройство) содержит металлическую втулку 1 с валом, выступающим по продольной оси устройства, устанавливаемый на валу втулки 1 сферический пьезоэлемент 2, изоляционные втулки 3, фиксирующие кольца 4, закрепленный на свободном конце вала втулки 1 переходник 5 одного диаметра с металлической втулкой 1 и гайку 6 для фиксации переходника 5 на валу втулки 1, и электрические проводники 8, соединяющие выводы электродов, нанесенных на поверхность сферического пъезоэлемента 2, с электронным блоком управления 7.
Работа полезной модели
В процессе сборки конструкции на выступающий вал металлической втулки 1 нанизываются последовательно первое фиксирующее кольцо 4, первая изоляционная втулка 3, На втулку 3 насаживается сферический пьезоэлемент 2. В ответное отверстие сферического пьезоэлемента 2 вставляется вторая втулка 3, и устанавливается второе фиксирующее кольцо 4. Вся сборка поджимается переходником 5, который жестко крепится гайкой 6 на свободном конце вала втулки 1. Выводы электродов, нанесенных на поверхность сферического пьезоэлемента 2, через полость вала посредством электрических проводников 8 выводятся наружу и соединяются с соответствующими входными контактами внешнего электронного блока управления 7 для последующей обработки сигналов, поступающих с сферического пьезоэлемента 2 в процессе работы устройства.
Заявленный акустический преобразователь работает следующим образом.
В процессе работы устройства под воздействием на сферический пьезоэлемент 2 волны акустического давления внешней среды, на его поверхностных электродах появляется электрическое напряжение, пропорциональное величине акустического давления на сферический пьезоэлемент 2, которое вызывает на электродах пьезоэлемента 2 электрическое напряжение, пропорционального градиенту внешнего давления среды. Сигналы от электродов сферического пъезоэлемента 2 обрабатываются в электронным блоком управления 7.
Частотная характеристика предложенного устройства, снятая в единицах давления, представляет собой монотонно нарастающую функцию, при этом чувствительность сферического пъезоэлемента 2 не зависит от частоты принимаемого акустического сигнала давления внешней среды. Это обусловлено тем, что сферическая форма поверхности пьезоэлемента 2 обеспечивает практически равномерное звуковое давление волны внешней среды, а соответственно и чувствительности, в довольно широком диапазоне телесного угла (порядка 50-70°), и резкое падение вне этого угла.
Преимущества предложенной полезной модели заключается в следующем:
- наличие встречных торцевых отверстий у сферического пъезоэлемента 2 и изоляционных втулок 3, вставляемых в торцевые отверстия сферического пьезоэлемента 2 обеспечивают механическую развязку последнего с валом металлической втулки 1, на котором он установлен, что исключает влияние паразитных акустических шумов, возникающих вследствие динамических воздействий окружающей среды, на работу акустического преобразователя в процессе исследований, и тем самым повышает его чувствительность.
- наличие стопорных колец 4 в конструкции обеспечивает надежность фиксации сферического пьезоэлемента 2 от осевых перемещений по валу втулки 1, тем самым делает конструкцию более устойчивой к паразитным колебаниям и внешним динамическим воздействиям, что обеспечивает достаточно высокую стабильность и надежность показаний акустического преобразователя.
- предложенное техническое решение, не нарушая малых габаритов аналога, сохраняет симметричное построение конструкции, а также присущие устройству характеристики направленности и чувствительности. При этом предложенная конструкция позволяет минимизировать искажения поля и обеспечивает возможность получения диаграммы направленности предлагаемого акустического преобразователя независимо от углового направления источника звука.
- предложенное техническое решение обеспечивает высокую надежность конструкции, так как имеет минимальное и достаточное количество составных элементов и обеспечивает достаточно высокую стабильность показаний акустического преобразователя.
Конструкция предложенного акустического преобразователя проста и технологична. Для ее реализации на практике не требуется специальных материалов и оборудования.
На основании изложенного авторы считают, что задача полезной модели решена в полном объеме.