Установка для регистрации инфразвуковых волн
Описание аппаратуры измерений инфразвукового поля в прибайкальском регионе. Разработка конструкции аппаратного комплекса, основной функцией которого является регистрация сигналов инфразвукового диапазона. Рассмотрение метода калибровки устройства.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.01.2019 |
| Размер файла | 255,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
УСТАНОВКА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИНФРАЗВУКОВЫХ ВОЛН
А.В. Бальзаминов,
А.Г. Безрукин,
Л.С. Лоншаков,
Д.В. Романов
Физико-технический институт, НИУ ИрГТУ
Описана аппаратура измерений инфразвукового поля в прибайкальском регионе. Предложена конструкция аппаратного комплекса, основной функцией которого является регистрация сигналов инфразвукового диапазона, также рассмотрен метод калибровки устройства.
Ключевые слова: инфразвук; инфразвуковой микрофон; микробарограф; микробарометр.
Инфразвуковой микрофон предназначен для регистрации акустических сигналов инфразвукового диапазона от природных и антропогенных источников (рис.1).
Микрофон работает в диапазоне между длиннопериодными колебаниями атмосферного давления, которые регистрируются барографами, и слышимыми звуками, которые регистрируются звуковыми микрофонами. [1, 2].
Как известно, инфразвуком называются колебания воздуха с частотами от 0 до 20 Гц. Наиболее мощными источниками инфразвука являются штормовые области морей и океанов, активные процессы в земной коре (инфраакустические гравитационные волны ИГВ). Другими характерными источниками инфразвука являются: ядерные взрывы, метеориты, процессы в ближнем космосе, индустриальные и промышленные сооружения, некоторые виды животных. Разработанный инфразвуковой микрофон планируется использовать в качестве измерительного датчика для создаваемой инфразвуковой станции.
Рис.1. Структурная схема микрофона
Чувствительный элемент микрофона - дифференциальный датчик давления с мостовой схемой включения (рис. 2). Датчик имеет два акустических порта (входных отверстия) и четыре электрических вывода измерительного моста сопротивлений.
Для компенсации длиннопериодных колебаний атмосферного давления один из портов датчика подключен к опорной камере с капилляром. Объем камеры составляет 4 литра. Диаметр и длина капилляра подбирается в зависимости от требуемой нижней граничной частоты.
регистрация инфразвуковая волна
.
Рис. 2. Внешний вид датчика DUXL01D
Нижняя граничная частота регистрируемых колебаний
,
где: _ постоянная времени, ;
_ акустическое сопротивление, ;
_ вязкость воздуха, ;
_ температура воздуха;
_ длина капилляра;
_ радиус капилляра;
_ акустическая емкость, ;
м3 _ объем опорной камеры;
_ атмосферное давление.
Для нижней частоты 0,01 Гц при данном объеме опорной камеры внутренний диаметр капилляра составляет 0,32 мм. При дальнейшей эксплуатации для компенсации высокочастотных воздействий и ветровых помех потребуется использование пространственного фильтра [4].
Сигнал на выводах датчика имеет амплитуду от долей до единиц милливольт, поэтому применен трехкаскадный усилитель c балансировкой уровней (рис. 3), состоящий из инструментального усилителя AD620BN в первом каскаде и двух каскадов на операционных усилителях общего применения КР140УД8А.
Рис. 3. Усилитель
Для подавления высокочастотных составляющих электрического сигнала, и акустического и электрического происхождения, применен активный фильтр нижних частот (ФНЧ) шестого порядка с частотой среза 15 Гц (рис. 4).
Рис. 4. Фильтр нижних частот
Система калибровки инфразвукового микрофона. Калибровка микрофона заключается в создании внутри замкнутого объема давления, изменяющегося по заданному закону. Сам микрофон при этом соединен с объемом. Таким образом, для реализации процесса калибровки требуется специальная система, структурная схема которой представлена на рис. 5.
Рис.5. Структурная схема калибрующей системы
Система состоит из собственно микрофона соединенного с демпфирующей емкостью, калибратора, представляющего собой поршень, перемещаемый шаговым двигателем (рис. 6).
Изменение объема в емкости создается поршнем малых размеров (V = 5*10 - 6 м3).
Учитывая, что процессы, происходящие в демпфирующей емкости близки к адиабатическим, использовано уравнение адиабатического процесса:
,
из которого следует, что
,
где Па _ среднее нормальное давление; м3 _ объем демпфирующей емкости, откуда максимальная амплитуда вариации давления в демпфирующей емкости (Па)
.
Поступательное движение поршня производится при помощи ленточного механизма передачи от вращательного движения шагового двигателя.
Рис.6. Схема калибратора
Скорость вращения двигателя выбирает оператор. Управление шаговым двигателем осуществляется путем набора на клавиатуре (рис.6) необходимой частоты от 0 до 9 Гц, с шагом 0,1 Гц.
Библиографический список
1. Пономарев Е.А. Исследование воздействия акустических импульсов на ионосферу с целью создания методики прогноза землетрясений: отчет. М.: Наука, 1987.
2. Руденко О. В., Солуян С. И. Теоретические основы нелинейной акустики: монография. М.: Наука, 1977.
3. Труды VIII Конференции молодых ученых. Секция «Физика околоземного космического пространства. БШФФ, 2005.
4. Пономарев Е.А., Ерущенков А.И., Турчанинов И.П. Прибор для регистрации инфраакустических гравитационных атмосферных волн. // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике солнца, 1974. Вып. 34.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор метода регистрации магнитограмм. Магнитооптический эффект Керра. Материалы для магнитооптических устройств и их характеристики. Выбор и обоснование конструкции оптико-электронного устройства регистрации магнитограмм. Крепление оптических элементов.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 09.06.2014Модели эффекта дальнодействия. Механизм распространения гиперзвуковых волн по дислокациям. Биологическое действие электромагнитных волн миллиметрового диапазона. Эффект дальнодействия при облучении светом в системе "кремний-водный раствор NaCl".
курсовая работа [744,0 K], добавлен 12.10.2014Область применения ультракоротких волн - радиовещание с частотной модуляцией, телевидение, радиолокация, связь с космическими объектами. Формула определения затухания на радиолинии ультракоротких волн. Выбор диапазонов волн для линий связи Земля-Космос.
реферат [446,0 K], добавлен 01.06.2015Анализ взаимодействия электромагнитных волн с биологическими тканями. Разработка вычислительного алгоритма и программного обеспечения для анализа рассеяния монохроматических электромагнитных волн неоднородными контрастными объектами цилиндрической формы.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 08.05.2012Свойства монохроматического электромагнитного поля. Нахождение токов на верхней стенке волновода. Определение диапазона частот, в котором поле является волной, бегущей вдоль оси. Нахождение комплексных амплитуд векторов с помощью уравнения Максвелла.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.12.2012Типы волн и их отличительные особенности. Понятие и исследование параметров упругих волн: уравнения плоской и сферической волн, эффект Доплера. Сущность и характеристика стоячих волн. Явление и условия наложения волн. Описание звуковых и стоячих волн.
презентация [362,6 K], добавлен 24.09.2013Звуковые волны и природа звука. Основные характеристики звуковых волн: скорость, распространение, интенсивность. Характеристика звука и звуковые ощущения. Ультразвук и его использование в технике и природе. Природа инфразвуковых колебаний, их применение.
реферат [28,2 K], добавлен 04.06.2010Формирование статического магнитного поля. Петрофизические основы метода. Диапазон измерений времен поперечной релаксации. Обработка и интерпретация данных. Контроль процесса измерений в реальном времени. Геолого–технологические характеристики разрезов.
курсовая работа [46,0 K], добавлен 14.01.2011Природа и характеристики магнитного поля. Магнитные свойства различных веществ и источники магнитного поля. Устройство электромагнитов, их классификация, применение и примеры использования. Соленоид и его применение. Расчет намагничивающего устройства.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 17.01.2011Эволюция электромагнитных волн в расширяющейся Вселенной. Параметры поляризационной сферы Пуанкаре. Электромагнитное излучение поля с LV нарушением, принимаемое от оптического послесвечения GRB. Вектор Стокса электромагнитной волны с LV нарушением.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.08.2015Характеристика закона дисперсии высокочастотных продольных плазменных волн, математическое описание ленгмюровских колебаний и волн в условиях холодной плазмы. Понятие плазмонов. Описание ионных ленгмюровских волн простыми дисперсионными уравнениями.
реферат [59,7 K], добавлен 04.12.2012Характеристика спектрального метода анализа сигналов, при помощи которого можно оценить спектральный состав сигнала, а также количественно выяснить его энергетические показатели. Корреляционный анализ сигнала для оценки прохождения сигнала через эфир.
курсовая работа [169,7 K], добавлен 17.07.2010Эффект дальнодействия при ионном и фотонном облучении. Метод микротвердости как способ регистрации эффекта дальнодействия. Биологическое действие электромагнитных волн миллиметрового диапазона (КВЧ). Эффект дальнодействия в системе кремниевый диод.
курсовая работа [716,9 K], добавлен 27.09.2014Оптический диапазон длин волн. Показатель преломления среды. Вектор напряженности электрического поля, его модуль амплитуды. Связь оптических свойств вещества с его электрическими свойствами. Интерференция световых волн. Сложение когерентных волн.
презентация [131,6 K], добавлен 24.09.2013Устройство, управляющее полупроводниковыми ключами и содержащий в своем составе цифровой автомат. Описание функциональной схемы. Разработка принципиальной схемы и конструкции цифрового управляющего устройства. Входные и выходные сигналы устройства.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 16.07.2009Методика выполнения измерений как технология и процесс измерений. Формирование исходных данных, выбор методов и средств измерений. Разработка документации методики выполнения измерений напряжения сложной формы на выходе резистивного делителя напряжения.
курсовая работа [100,1 K], добавлен 25.11.2011История открытия электричества. Заряды как основа электрического поля, создание магнитного поля через их движение по проводнику. Характеристика величины электрического поля. Длина электромагнитной волны. Международная классификация электромагнитных волн.
реферат [173,9 K], добавлен 30.08.2012Общее понятие о инфразвуке. Основные техногенные источники инфразвука. Использование инфразвука в повседневной жизни. Применение инфразвуковых волн в медицине, перспективы применения в лечении тяжелых заболеваний. Влияние инфразвука на организм человека.
реферат [95,6 K], добавлен 02.12.2009Концептуальное развитие основных физических воззрений на структуру и свойства электромагнитного поля в классической электродинамике. Системы полевых уравнений. Волновой пакет плоской линейно поляризованной электрической волны. Электромагнитные поля.
статья [148,1 K], добавлен 24.11.2008Виды и основы работы направленных устройств, использование ответвителей и мостов. Принцип работы векторных анализаторов цепей. Моделирование разделителя на основе эквивалентных схем элементов, технико-экономическое обоснование данного устройства.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 06.05.2014
