книги из ГПНТБ / Римский-Корсаков А.В. Электро-акустика

р и 0 = з S0

легко

получить, что разность

давлений ,

при

которой

"Ц^Цтах,

р а в н а

примерно 0,7 атм:

р и 0

= j S 0 = рс;

v0

= с — (2Д Р/р) 1

(5.14)

Л Р = рс 2 / 2 = у Р 1 / 2 = 0

1

разностях

давлений

Этот р е з у л ь т а т

неточен,

ка к при таких

та к,7Р

следует

уж е учитывать

'сжимаемость

воздуха . Однак о

качественно

результат верен: пневматический излучатель имеет

м а к с и м а л ь н ы й

кпд при вполне

определенной

разности

давлений . Пр и учете

с ж и ­

маемости

и инерции воздуха

в к л а п а н е

расчеты становятся

более

громоздкими . Исходные уравнения п р и н и м а ю т вид:

ldv/dt + v2r/2=[yPl0/(y-l)pT]

[ ( P I O / P t ) ( v _ 1 ) / Y - 1 ]

- f t / p i

J

( 5 1 5 )

y 2 - t ; ? = 2 [ y P 2 o / ( Y - l ) p 2 ] [ ( P T / P 2 o ) ( Y _ I U v - l ] - 2 p 2 / p 2

('

Здесь vT

— скорость

потока в патрубке;

v—скорость

потока

в ще ­

ли клапана;

v0 — ее постоянная

с о с т а в л я ю щ а я ;

Рю,

— статисти­

ческие д а в л е н и я в

баллоне и в атмосфере

соответственно;

р\, рг —

Р20

акустические р е а к ц и и на

патрубок со стороны баллона

и

рупора

соответственно;

p i » p T

и рг — плотности

воздух а в

баллоне

и ат­

мосфере; у — п о к а з а т е л ь

а д и а б а т ы ; / — длина

патрубка .

С помощью

того ж е приема

линеаризации, к а к и в упрощенном

случае,

можн о

получить

в ы р а ж е н и я

дл я мощности

и кпд:

Л ж =

у

Ы ^ ^ Хv

/

Я ;

ri =

Y(S 0 /S3

2 ) a 2 /H/S

]2

j

B=(kl)\S0lST)XP2B/Pl0r-'

+ 6 4 ^ т

/ 9 я + {М + S0 /S2 + ^S T c 3 /2n C l )

(5.16)

/ з е с ь со — частота;

с ь

с% — скорости звука

в

баллоне

и в

рупоре;

А- = Di ''с2 ;

S T — сечение

патрубка ;

So — среднее

сечение

щели;

ао —

коэффициент модуляции

сечения

щели, та к

что a 0 = Sm /S0 ; aoS0

—

амплитуда

изменения

сечения

щели; S2 — сечение

горла

рупора;

Если Ы и &2 ST

много

меньше

единицы, то

т, «

у ( s « / 5 2 ) а\ М (М + S0 /S2 ) Л

(5.17)

тора,

в р а щ а ю щ е г о с я

с

м а л ы м

зазором в-

цилиндрическом

корпусе

(рис.

5.2а).

В

этом

случае отсутствует

постоянное

давление,

п р и ж и м а ю щ е е

ротор

к

статору.

Это

позволяет

уменьшить

зазор

межд у

ними

и

снизить

утечку

воздуха.

П о д а ч а

воздуха может осуществляться и внутрь

ротора,

а

излучающий

рупор

з а б и р а е т

модулированный

поток

с

н а р у ж н о й

по­

верхности

статора .

Такое

расположени е

удобно,

если

необходимо

излучать

звук

равномерно

во

все

стороны,

р а с п о л о ж и в

несколько

рупоров

по

окружности

моду­

лятора

(рис. 5.26"). И з

ф-лы

(5.17) следу­

ет, что пне.вмоакустпческий

кпд

м о ж е т

достигать величины т\тах=уо(.2)

/4, что при

максимально

возможном

<хо=1.

д а е т

Цтах ~ 0,35, а мощность при этом

соста­

вит 0,125

p 2 C 2 3

2

c / S 2 ) 2 ( ' S m

2

В

одном

из образцов

мощного сигнального

аппара ­

5

( 5

/ 5 2 ) .

та на принципе

такой

пневматической

си­

рены

оказалос ь

в о з м о ж н ы м

достичь

кпд

^0,27 .

И з л у ч а т е л ь

рассчитан

на

д и а п а ­

зон частот 50—500 Гц, при числе оборо­

Pwc. 5.2. Пневматические си­

тов

ротора

в минуту

от

375

до 3750 и

рены:

восьми

отверстиях на нем. Сечение

горла

а — роторная сирена с по­

рупора

19,6

см 2 ,

расход

воздуха

при

дачей воздуха с

внешней

Р І О = 1 , 5

атм

составляет

1,4

м 3 / с

стороны ротора; б — то же,

с подачей воздуха с внут­

П р и

помощи такого излучателя

удает ­

ренней стороны; в — то же,

ся получить

до 4 кВт акустической

мощ ­

со скользящим золотником

ности. Р а с п о л а г а я

восемь

рупоров

вокруг

такого

модулятора,

можн о

получить

мощность около

30 кВт. Р а с ч е т

дальности

слышимости

сигнала

ной плоскости, з а т у х а н и я и

температурной

рефракции звука в

атмосфере показывает, что излучатель может

быть

услышан при

тихой погоде на расстоянии

д о 8—10 км.

Модулятор с возвратно-поступательным

движением

Цилиндрический модулятор м о ж е т быть

сделан

с к о л ь з я щ и м

ности и по окружности

статора (см. рис. б . 2е) .

М о д у л я ц и я сжатого воздуха происходит при

колебательном

движении

м о д у л я т о р а

вдоль оси. Т а к а я конструкция применяется

в .мощных

сигнальных

корабельных

излучателях .

Периодическое

движение

модулятора

осуществляется

с п о м о щ ь ю

поршневой ма-

шины, аналогичной двигателю пневматического

отбойного

молот ­

ка .

Поршень' и

золотниковое

устройство

составляют

одно

ц е л о е

с модулятором, и этот двигатель питается тем

ж е с ж а т ы м

возду­

хом,

что

и м о д у л я т о р излучателя . Д л я целей

технических испыта­

ний,

при

которых необходимо

м е н я т ь

частоту

в з а д а н н о м

д и а п а ­

зоне или получить шумовой сигнал, в качестве

д в и г а т е л я

приме ­

няется электродинамический

п р е о б р а з о в а т е л ь ,

п о д в и ж н а я

к а т у ш ­

ка которого жестко с в я з а н а с

м о д у л я т о р о м .

К а к видно из (5.16), и з л у ч а е м а я

пневматическим

излучателем'

мощность пропорциональна к в а д р а т у

коэффициента модуляции

се­

чения вентиля.

Поэтому д л я

получения

частотнонезависимой

х а ­

чает,

что механическое

сопротивление подвижной

системы д о л ж н о

быть

чисто

упругим . З а д е м п ф и р о в а в п о д в и ж н у ю

систему достаточ­

но сильно,

можно, к а к

это обычно делается, в ы б р а т ь собственную

частоту

несколько

ниже

верхней частоты (сов )

рабочего

д и а п а з о н а .

П р и допуске неравномерности характеристики

± З д Б

резонансная!

частота

( с о о )

может

быть вдвое

н и ж е верхней

частоты

диапазона'

('Соо=0,5 с о п ) ,

а к о э ф ф и ц и е н т затухания при этом

д о л ж е н

составлять

0,7 соо.

П р и

этих условиях гибкость системы составит

с = 4 / (fttco2 ,).

При массе

подвижной

системы 100 г и верхней

частоте

д и а п а з о н а

6000 рад/с

( ~ 1000 Гц)

гибкость

составит

около

1 0 _ 6 м / Н ,

и

д л я

получения

амплитуды

колебаний

в 0,5 мм потребуется

на большей,

части д и а п а з о н а с и л а

около 500 Н

(ускорение

~ 5 0 0 | г ) .

П о м и м о

того, что

электродинамический

преобразователь,

р а з ­

вивающий

силу в 500 Н, является

весьма г р о м о з д к и м устройством,,

его п о д в и ж н а я к а т у ш к а

вместе с

модулятором

д о л ж н ы

быть

особо

прочными,

чтобы в ы д е р ж и в а т ь столь б о л ь ш и е

ускорения .

Золот ­

ник д о л ж е н

иметь

большое число узких щелей

д л я

у м е н ь ш е н и я

тиля . О д н а к о чрезмерно узкие щели

приводят к

большим

потерям

на трение воздуха о стенки щелей

из-за вязкого сопротивления.

Пневматический

излучатель с электродинамическим

управле ­

нием модуляцией

воздуха, к а к видно

из проведенных

прикидочных

расчетов,

м о ж е т о к а з а т ь с я

э ф ф е к т и в н ы м

только

дл я

узкого

д и а ­

пазона низких и средних звуковых частот.

5.3. Г И Д Р А В Л И Ч Е С К А Я

С И Р Е Н А

Д л я

излучения

звука

большой

.мощности в

жидкости

м о ж е г

служить

г и д р а в л и ч е с к а я сирена . Принцип

ее р а б о т ы такой

ж е , к а к

и пневматической

сирены,

р а з н и ц а

состоит в том,

что

рабочим

телом является жидкость,

а не г а з . К п д

и излучаемую мощность

м о ж н о оценить с помощью

ф-л (5.12), (5.13). Н а д о , однако,

иметь

в виду, что вследствие большой плотности жидкости

реактивные

•сопротивления п о д в о д я щ и х

трубопроводов создают у такой сире­

ны большие дополнительные

нагрузки и cos ip .результирующего со­

пора к

модулятору

такой сирены затруднено

тем, что длины

волн

в

жидкостях

велики

и соответственно

р а з м е р ы

рупора

о к а з ы в а ю т с я

весьма

большими.

Другое

в а ж н о е

обстоятельство

состоит

в

том, что

амплитуда

переменного

д а в л е н и я в

м о д у л я т о р е

и горле

рупора

может

ока­

з а т ь с я

весьма значительной.

Практически

р е ж и м работы гидрав ­

лической

сирены

таков,

что

о о - сс

и

pao-CSSo-

В

этом

с л у ч а е

ф-лы (5.10)

и (5.12)

у п р о щ а ю т с я :

t / 0 6 «

vl Sjc;

Р а к =

(р/с) 50 t;3 0 [Sj

S0f.

(5.18)

Акустическое давление в модуляторе н а й д е т с я умножением У0 б

на

модуль

акустического

сопротивления |$ |. Эта величина

'близка

•к

pc/S0

— модулю

входного

акустического

сопротивления

рупора.

Тогда амплитуда

акустического

д а в л е н и я

Pm -

Р v% (SjS0)

« 2 (SJS0)

( Р 1

0 - Р 2 0 ) .

(5.19)

Как

видно, у ж е при глубине

модуляции

5 т / 5 0 = 0,5

амплитуда

переменного

д а в л е н и я н а стороне

рупора

составляет

величину,

•близкую к полной

разности

давлений

м е ж д у

резервуаром

и

сре­

д о й . Если эта амплитуда

будет

больше Р2о,

то в

жидкости

появят ­

ности жидкости, и наступит к а в и т а ц и я — в ы д е л е н и е

газовых

пузы ­

рей во в р е м я

отрицательных

фа з д а в л е н и я

и «захлопывание» их

во в р е м я положительных

фа з давления, в ы з ы в а я

кавитационную

эрозию

частей

модулятора .

Таким образом,

гидродинамическая

•сирена

д о л ж н а

работать только при т а к и х д а в л е н и я х

в

резервуаре,

при которых в

отрицательной ф а з е переменной

составляющей д а в ­

ления

в м о д у л я т о р е

полное

давление

остается

в ы ш е

порогового,

соответствующего н а ч а л у

к а в и т а ц и и .

Если

активная

часть

сопро­

тивления невелика,

т. е. cos-ф м а л , то, несмотря на

большие

д а в ­

ления в модуляторе,

излученная

мощность

м о ж е т

оказаться не­

большой.

В величину

з входит

сопротивление п о д в о д я щ и х

трубопрово ­

дов со стороны р е з е р в у а р а . П о э т о м у в

трубопроводах

м о ж е т

т а к ж е

возникнуть

к а в и т а ц и я и большое

реактивное

переменное давление,

-снижающее

эффективность

сирены. Это реактивное

давление

мож ­

стоте, то в качестве такой

н а г р у з к и можно использовать

резонатор

(например, четвертьволновой отрезок

т р у б ы ) , подключаемый

через

тройник к п и т а ю щ е м у трубопроводу

(рис. 5.3). Акустическая про­

водимость такого

резонатора вблизи

резонанса

в е л и к а

б л а г о д а р я

•большой добротности. В зависимости

от з н а к а

расстройки

м е ж д у

-его резонансной

частотой

и рабочей

частотой

сирены

проводи ­

м о с т ь может изменяться в

широких п р е д е л а х по ф а з е .

Это

позво-

проводу будет практически течь только

установившийся

поток

ж и д ­

кости.

Реакция' на модулятор со стороны

излучателя

является

полез ­

ной нагрузкой и компенсировать ее

нельзя. Д л я

того

чтобы

сирена

могла

работать

при

большой

разности

давлений (Pi0—Pw),

ее необходимо

по­

местить в замкнутый

объем

жидкости

с повышенным давлением .

Излучение

звука

в

этом

случае

будет

происхо­

дить

через стенку

сосуда,

которая

мо­

ж е т

быть

сделана

«акустически про­

зрачной»

—

например,

выполнена

в

Л/4

виде

поршневой

мембраны,

подстроен­

ной

в

резонанс

с

частотой

излучения .

Рис. б.З. -Компенсация иеремен-

П л о щ а д ь

м е м б р а н ы

д о л ж н а

быть зна­

чительно

больше

..

ного

давления

в

подводящем

с е ч е н и я

Отверстии

трубопроводе

гидравлической,

модулятора . Тогда интенсивность излу­

сирены

чения

около

м е м б р а н ы

со

стороны

внешней среды будет невелика и

к а в и т а ц и я

не

возникнет..

Применение гидравлико - акустических преобразователей

д л я и з ­

лучения мощного звука низких частот

затруднительно . Д л и н а

вол­

ны в

жидкости

'Становится

весьма

большой,

и

практически

д а ж е

очень

большого

р а з м е р а

излучатель о к а з ы в а е т с я

м а л ы м

п о

с р а в ­

нению

с длиной

волны .

Если

полная

и з л у ч а ю щ а я

поверхность

излучателя

с о с т а в л я е т

4я/?2 , и излучатель мал по сравнению

с длиной

волны,

то

к о э ф ф и ­

циент

излучения

coscp

м о ж н о

считать

р а в н ы м

k2R2,

где

&=<о/с;

R — радиус

эквивалентного

м а л о г о

сферического

излучателя,.

R=

— (SiRji/irt)1 / 2 . Так

к а к

при сравнительно

высоких р а з н о с т я х

дав ­

лений

(Рщ—Р20)

скорость

v0

много

м е н ь ш е

скорости

звука

в

ж и д ­

кости, то м о ж н о пренебречь pv0

по сравнению

с

§So. В с а м о м

деле:

5 — модуль

сопротивления

излучения,

равен

sc/S^n,

т а к

что

§ 5 0 = 5 с 5 и з л / 5 о ;

sv0/ g S 0 =

(*>о/с) ( 5 0 / 5 и з л ) , но

Sm3„/S0

—

отношение-

полной

поверхности

излучения к поверхности

среднего

открытия

тогда к а к

v0/c д а ж е п р и разности давлений в одну атмосферу со­

ставляет примерно

0,01.

Таким

образом,

у п р о щ а я (5.12) и в ы р а ж а я eos-ip через вели­

Р а к = 4* рс {Uo6IX?AP

[ S ^ S y S * ] ,

(5.20).

^ о б = v0S0,

М - о0 /с.

Отношение

п л о щ а д е й

в к в а д р а т н ы х

скобках определяется

кон­

струкцией и не м о ж е т сколько - нибудь

существенно меняться

с из -

ліенением излучаемой длины

волны . И з л

у ч а е м а я

мощность

оказы ­

вается зависящей только

от

числа

М а х а

Vo/c

и

отношения о б ъ е м ­

ной скорости (объемного

расхода)

жидкости

к

длине волны . Ч е м

ниже частота, тем больше требуется объемный

расход жидкости

д л я работы излучателя с той

ж е мощностью . Число Маха

неогра­

условии, что

SU3nSm/Sl

= 2,

из

ф-лы

(5.20)

м о ж н о

получить,

что

о б ъ е м н ы й расход жидкости

(воды) составит около

3,73- \0~3%

м3 /с,

где X — длина

волны в

метрах . Таким о б р а з о м ,

на

частоте

20

Гц

потребовалось

бы перегонять

около

0,3 т

воды

в

секунду

через

излучатель под избыточным

давлением в 1 атм .

5.4. Г И Д Р О П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Й П Р Е О Б Р А З О В А Т Е Л Ь

Модулируя поток газа,

м о ж н о получить т а к и е ж е объемные

Рис.

5.4. Модуляторы гадроганевматической сирены:

а —

с цилиндрическим ротором; б — с дисковым

этом

существенно меньше. В пневматическом .модуляторе не

мо ­

ж е т

возникнуть к а в и т а ц и я — это т а к ж е в а ж н о е техническое

пре ­

новую

оболочку,

несколько

усложнив

ее модулирующее

устрой­

ство. Схематически оно показано

на рис. 5.4. С ж а т ы й

воздух

пере ­

менно

подается и

отводится

через золотниковую

систему

из

р а б о ­

чей

камеры .

Гибкая

м е м б р а н а

м о ж е т быть

плоской

или

ци­

линдрической .

Во

втором

слу­

чае

и

золотниковое

устройство

выполнено в виде коаксиаль ­

ных цилиндров ротора и стато­

ра . Д л я

расчета

процесса

мо­

дуляции,

отдаваемой

акусти­

s)

ж

ческой

мощности

и

кпд преоб ­

р а з о в а т е л я воспользуемся

эк­

вивалентной

схемой

рис.

5.5.

Р е з е р в у а р

со с ж а т ы м

воздухом

на этой схеме представлен ис­

точником

н а п р я ж е н и я

UІ

(дав­

Рис. 5.5.

Схемы

гидролневм этического

ление РІО)

с м а л ы м

внутренним

излучателя:

сопротивлением, свободная

ат­

а — эквивалентная схема; б — линеари­

мосфера

(или

приемник

воз­

зованная эквивалентная схема

для

пе­

духа

с

пониженным

давлени ­

ременных объемных скоростей

ем) — источником И2 (давление

Рго).

Золотник,

модулирующий,

поток,

—

переменными

сопротивлениями

Ri(t)

и

Rz(t),

гибкость-

воздуха

в

полости под мембраной — емкостью С0, а м е м б р а н а

с

присоединенными к ней реактивным и

активным

сопротивлениями

излучения

и сопротивлением

потерь на

д е ф о р м а ц и ю

м е м б р а н ы

—

ветвью

из

сопротивления

R,

индуктивности

(массы)

т и

емкости

(гибкости)

С. Переменные сопротивления Ri,2(t)

работаю т

в

про-

тивофазе . Доступ тока от источника

з а к р ы т

(R\=°°),

когда

со­

противление

R2(t)

р а з р я ж а е т емкость

С 0

на

источник

U2

и

наобо­

рот. Составим

условие

д л я

зависимости

Ri,2

от

времени

такое,,

чтобы

ток

і

(объемная

скорость)

через них

был

синусоидальным:

і =

i n

cos © t

=

(Ui—UyRx

(t),

# 2

=

со,

2 Ь — я / 2

<

© t < 2k n

+

я/2;.

— і =

— i n

cos © t=(U—Uz)lR%{t),

R1=co,2kn+nl2^G>t^2kn

+

Зя/2;

k=

1,

2,

3

• • •

где

U —

н а п р я ж е н и е

н а контуре

(давление и о д

мембраной

преоб ­

р а з о в а т е л я ) , которое можн о записать в виде: U=\z\im<cos

(at+

121

— м о д у л ь , ф — фазовый

угол сопротивления

контура .

Необходимым

д л я в о з м о ж н о с т и

р е а л и з о в а т ь

в

конструкции

Ril2

является,

очевидно, условие:

Л і , 2 > 0 ,

т . е . :

Ut—|z|im>0,.

\z\im—

U2>Q.

Р а с ч е т

работы схемы

с учетом

установленного

выше

закона

изме­

нения Ri,2

получается

громоздким . Д л я

инженерной

оценки

заме ­

ним эту схему такой, в которой сопротивления золотника

некото­

рые средние, постоянные, такие, что

т е р я е м а я

на

них

мощность

при

том ж е

эффективном

значении

тока

іт/У

2

та

ж е ,

что

и

на

Ri(t),

а источник постоянной разности

н а п р я ж е н и й — соответствую­

щ и м

источником

U^,

переменного

н а п р я ж е н и я ,

т а к и м ,

что

через

контур

течет

тот

ж е

ток:

_

+Я/2Ш

imtfi/2 =

(©/*)

j ^ O i ^ c o s V W r ,

(5.21)

—Я/&0

=

+

\z

I cos (ff+\z

j2 sina

ФІ1 / 2

i m

cos (со t -\- tp),

(5.22)

tg і|з =

(

j z I sin cp)/(^i + 1 2

I cos

cp).

(5.23)

Вычисление (5.21)

д а е т :

R~! =

4t7a

(я i j - 1

— I z

I cos cp;

U_

=

(4сУі/л) [1 +

tg 2

ip] cos

(со t + ip),

tgip == л i m (4С7І)-1

I 2 I sin cp.

М и н и м а л ь н о е в о з м о ж н о е

значение Ri

составит: R0=

(4/я—eoscp) \

z\.

П р и работе на частоте резонанса контура

(подвижной системы

с

гибкостью

воздуха

под м е м б р а н о й

и с

присоединенной

массой во­

д ы ) : coscp=l;

./?о=0,2741z|. В этом

случае

имеем

дело

с

контуром,

питаемым

от

источника с

м а л ы м внутренним

сопротивлением.

Сопротивление гибкости

камеры

(соСо)- 1 о к а з ы в а е т с я

зашунти -

рованным

источником

и

резонансные

свойства

п р о я в л я ю т с я

прак ­

тически

на

частоте

резонанса м е ж д у

массой

и

гибкостью

м е м б р а ­

ны

С. Н а п р я ж е н и е

(давление)

Ui

в этом с л у ч а е — наименьшее воз­

м о ж н о е

( t m | z | ) ,

и в момент

полного

о т к р ы т и я

вентиля

сопротивле­

ние его теоретически равно нулю .

(Uc>im\z\),

_

Если выбрать

давление

в резервуаре

высоким

то

R м о ж н о сделать большим по сравнению с \z\

и резонансные

свой­

ства

проявятся

около

параллельного

резонанса

м е ж д у • >т

и

СС0(С+Со)-1.

Если компрессор, з а п о л н я ю щ и й резервуар

повышенного д а в л е ­

ния,

з а б и р а е т 'воздух пониженного д а в л е н и я ,

то

пневмомеханичес ­

кий

кпд

системы

н а х о д и т с я

к а к :

т ] = \z\

cosy>(R+

\z\

cos

cp)- 1 .

П р и

R=Ro

к п д

составит

т| = я/4 .

Это

м а к с и м а л ь н а я

оценка,

при

бопроводе,

на потери

при д е ф о р м а ц и и оболочки

и на неадиабатич -

ность процессов

при

притоке и

оттоке воздуха

в подмембранной

камере, а

т а к ж е

потери энергии

в компрессоре .

О д н а к о видно, что

стот, состоит в том, что резонансные колебания легко

м о ж н о полу­

чить из-за достаточно большой гибкости м е м б р а н ы .

Комбинируя

компреосор с электродвигателем и п р е о б р а з о в а т е л ь в

одном о б щ е м

замкнутом

корпусе,

м о ж н о

построить устройство,

удобное

д л я р а ­

боты

под

водой на

значительной глубине . Схематическое

и з о б р а ­

ж е н и е

такого п р е о б р а з о в а т е л я

п о к а з а н о

на

рис.

5.6.-

Статическое

3

2

4

7

8

1

/ — излучатель; 2 — компрессор;

3 —двигатель

компрессора; 4— воздуховод к излучателю-

н запорному

клапану; 5 — оболочка

излучателя;

6 — дроссельный

клапан;

7 — вентиль

уста­

новки разности давлений; 8—запорный

клапан;

9 — привод запорного клапана; 10— двига­

тель

ротора

излучателя; // — система

компенсации

внешнего гидростатического

давления;

12— воздушный аккумулятор

системы компенсации;

13 — гидростатические

клапаны

системы

компенсации

давление

воздуха внутри

п р е о б р а з о в а т е л я п о д д е р ж и в а е т с я

систе­

мой

автоматической

компенсации

(на рисунке

обведена

пункти­

р о м ) .

2

С ж а т ы й воздух подводится от

компрессора

по

трубопрово ­

ду 4 к излучателю 1, периодически

поступает и о д

оболочку

5 и

отводится

с п о м о щ ь ю в р а щ а ю щ е г о с я

золотника

через

запорный

к л а п а н

8.

Золотник

в р а щ а е т с я

электродвигателем

10,

а компрес­

сор

—

своим э л е к т р о д в и г а т е л е м

3.

Один из образцов

такого

излу­

ч а т е л я позволил получить на частотах 3—90 Гц акустическую

м о щ ­

ность от 0,2 до 2,0 кВт.

5.5. П А Р А М Е Т Р И Ч Е С К И Е

П Р И Е М Н И К И

О б л а с т ь п р и м е н е н и я

Принцип работы п а р а м е т р и ч е с к и х приемников звука и виб­

раций основан на изменении соответственным о б р а з о м

сконструи ­

рованных элементов электрической цепи L , С или R при их м е х а ­

нической

д е ф о р м а ц и и .

Простейшим и известным из элементарной электротехники па­

раметрическим п р и е м н и к о м

я в л я е т с я

угольный

м и к р о ф о н .

В

нем

тактов м е ж д у

зернами

угольного п о р о ш к а .

Угольный микрофон

о б л а д а е т очень

большой

чувствительностью

и отличается относи­

противления контактов м е ж д у зернами,

д а ж е в

отсутствие

с ж а т и я

его давлением звуковых волн, при подключении к н е м у

п и т а ю щ е г о

постоянного н а п р я ж е н и я ток в

его цепи

флуктуирует

с л у ч а й н ы м

образом,

в ы з ы в а я ,

во-первых,

шумовое

н а п р я ж е н и е

на

нагрузке,

а во-вторых, случайные изменения

чувствительности. Р а з о г р е в

кон­

тактов

м е ж д у зернами

при длительном включении

м о ж е т

привести

к спеканию порошка и резкой потере

чувствительности.

Зависи ­

мость

изменения сопротивления контактов под д а в л е н и е м

сущест­

венно

нелинейная,

что приводит к

большим

нелинейным

и с к а ж е ­

ниям сигнала .

Эти

особенности

угольного микрофона

заставили

полностью от­

к а з а т ь с я от его применения в устройствах,

в которых

требуется

вы­

сокое

качество п р е о б р а з о в а н и я

акустических

сигналов . Он

приме ­

няется

исключительно

в телефонной

связи,

где его

б о л ь ш а я

чув­

ствительность, по существу, — способность

усиливать

сигнал,

поз­

воляет

осуществлять

связь на

довольно

значительные

расстояния

без применения электронного усиления

на линиях связи .

П а р а м е т р и ч е с к и е приемники

весьма

р а з н о о б р а з н ы

в

конструк­

тивном

отношении. Они с л у ж а т

не т о л ь к о

в

качестве

приемников

звука

и вибраций, но и применяются в

тех

случаях,

когда

н а д о

измерять

медленно

м е н я ю щ и е с я

д е ф о р м а ц и и

и

н а п р я ж е н и я ,

ис­

пользуются в качестве элементов систем,

и з м е р я ю щ и х

м а л ы е пере­

мещения и углы поворота в системах автоматического

регулиро ­

вания . Остановимся здесь только

н а

некоторых

вопросах

п а р а м е т ­

рического

приема,

специфических

д л я технической

акустики.

К о э ф ф и ц и е нт преобразования

•Под

коэффициентом п р е о б р а з о в а н и я

параметрического

чув-

носительного

изменения величины электрического

п а р а м е т р а к от­

носительному

ж е изменению

его геометрии. Н а п р и м е р ,

относитель­

ное изменение

емкости

плоского к о н д е н с а т о р а ДС/С при

изменении

расстояния

м е ж д у его

о б к л а д к а м и

просто

равно

относительному

изменению

этого расстояния

Al/l. И н т е р е с у ю щ а я

нас величина ко ­

эффициента

преобразования,

следовательно,

равна:

Х = ( Д С / С ) : ( Д / / / ) = 1.

(5.24)

Параметрический приемник, действие которого основано на из­

менении воздушного з а з о р а в

магнитной цепи индуктивности, имеет

коэффициент

п р е о б р а з о в а н и я

X = (Д L/L): (Д ЦС) = _ ( Д RJRJ:

(Д1/1),

(5.25)