УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ СРЕДЫ

Полезная модель 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 заявляемой полезной моделью, 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 управляемый генератор, управляемый делитель напряжения и ключ, последовательно соединенные фильтр, сумматор, усилитель и преобразователь электрического сигнала в механические колебания, связанный с чувствительным элементом, причем вход фильтра подключен к выходу демодулятора, второй вход сумматора подключен к выходу ключа, а управляющими входами управляемый генератор, управляемый делитель напряжения и ключ подключены к управляющим входам устройства.
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 - управляемый генератор; 9 - управляемый делитель напряжения; 10 - ключ; 11 - фильтр; 12 - сумматор; 13 - усилитель; 14 - преобразователь электрического сигнала в механические колебания; 15 - первый вход управления; 16 - второй вход управления; 17 - третий вход управления.
Устройство, представленное на фиг.1, содержит корпус 1, чувствительный элемент, 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 управляемый генератор 8, управляемый делитель напряжения 9 и ключ 10, последовательно соединенные фильтр 11, сумматор 12, усилитель 13 и преобразователь 14 электрического сигнала в механические колебания, связанный с чувствительным элементом 2, причем управляющие входы управляемого генератора 8, управляемого делителя напряжения 9 и ключа 10 подключены, соответственно, к первому 15, второму 16 и третьему 17 входам управления, вход фильтра 11 подключен к демодулятору 5, а выход ключа 10 соединен со вторым входом сумматора 12.
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 11, формирующий требуемую частотную характеристику устройства и далее, через сумматор 12, поступает на усилитель 13, обеспечивающий требуемую амплитуду сигнала для работы преобразователя 14 электрического сигнала в механические колебания. Преобразователь 14 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. Кроме того, для повышения точности измерений предусмотрена калибровка устройства эталонными синусоидальными инфразвуковыми сигналами. Для этого с выхода управляемого генератора 8 через управляемый делитель напряжения 9, и ключ 10 на второй вход сумматора 12 поступает синусоидальный сигнал, амплитуда которого изменяется от нуля до максимального значения путем изменения напряжения на управляющем входе 16, а частота изменяется при изменении напряжения на управляющем входе 15. При подаче напряжения на управляющий вход 17 ключ 10 замыкается и подает калибровочный сигнал от управляемого генератора 8 через сумматор 12 и усилитель 13 на преобразователь 14 электрического сигнала в механические колебания, формирующий эталонные синусоидальные инфразвуковые сигналы.
При изменении амплитуды и частоты управляемого генератора 8 путем изменения напряжения на входах управления 16, 15, по напряжению на аналоговом выходе 6, известным характеристикам звеньев и известному напряжению и частоте генератора 8 проводится расчет амплитудной и амплитудно-частотной характеристик устройства.
Преобразователь 14 может быть установлен также с другой стороны чувствительного элемента 2, или на корпусе, или на деталях конструкции.
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 МВ 2000, Техническое описание, Microbarometre MB 2000, Technical manual, Departement Analyse et Surveillance de L`Environnement (DASE), 1998