Акустовибрационный канал

В акустовибрационном канале (или виброакустическом) средой распространения акустических сигналов являются элементы конструкций зданий (стены, потолки, оконные рамы, двери, трубопроводы и другие элементы), элементы конструк­ций технических систем, находящихся в помещении.

Акустические колебания, воздействуя на твердые поверх­ности, преобразуются в механические колебания частиц твер­дых тел и распространяются по ним. Так, например, воздей­ствуя на стену помещения, акустический сигнал порождает вибрационные колебания твердого тела, т.е. происходит про­явление ФЭ, схема которого представлена на рис. 9.

Рис. 9. Эффект преобразования акустических колебаний
в колебания частиц твердого тела (вибрационные колебания)

Большинство твердых тел являются хорошими проводни­ками звуковых колебаний (вибрационных колебаний).

Вибрационные колебания могут быть непосредственно приняты, преобразованы в электрические колебания, усилены и записаны. А затем, по мере необходимости, могут быть пре­образованы в акустические колебания.

Структура акустовибрационного канала приведена на рис. 10.

Рис. 10. Структура акустовибрационного канала

В случае, если источник акустического сигнала будет не­посредственно связан с твердой средой, структурная схема будет иметь следующий вид (рис. 11).

Рис. 11. Структура акустовибрационного канала (без воздушной среды)

Физическая схема акустовибрационного канала представ­лена на рис. 12.

Рис. 12. ФСх акустовибрационного канала

КПД акустовибрационного канала зависит от величины потерь за счет отражения звука (качество поверхности твердого тела) и за счет преобразования звуковых колебаний в тепловые колебания частиц твердого тела (упругие свойства тела). Кроме того, твердое тело должно обладать хорошей звукопроводимо­стью, которая также связана с его упругими свойствами.

Используемые технические средства

В качестве приемников вибрационного сигнала широко используют контактные микрофоны (стетоскопы), преобра­зующие вибрационные колебания твердого тела в колебания электрического сигнала, который затем может быть передан, усилен и записан.

С помощью стетоскопа можно прослушивать речевые сигналы через стену толщиной до 1 м. Чувствительным элемен­том стетоскопа является вибродатчик на основе пьезоэлемента, т.е. используется пьезоэлектрический эффект. Конструктивно стетоскоп выполнен в виде элемента цилиндрической формы. Он крепится с помощью клейкого состава или липкой ленты к поверхности элементов строительных конструкций (к стене, перегородкам, выступающей арматуре железобетонных кон­струкций, коробам системы вентиляции, водопроводным и другим трубам, к оконным стеклам, стенкам шкафов системы электроснабжения и т.д.). Для качества снимаемого сигнала существенное значение имеют места установки, материал вибрирующих элементов.

Важным преимуществом стетоскопов является то, что они могут устанавливаться за пределами контролируемой зоны.

Используются монофонические и стереофонические сте­тоскопы, в состав которых входят два монофонических сте­тоскопа, закрепленных на определенном расстоянии друг от друга. Стереофонический эффект повышает качество прини­мающего виброакустического сигнала, уменьшая влияние различных шумов.

Для повышения эффективности работы стетоскопы объ­единяют с электронным усилителем (электронные стето­скопы), радиопередатчиком (радиостетоскопы), генератором ИК-излучения (оптические стетоскопы), генератором ультра­звукового излучения для передачи сигнала по металлоконст­рукциям зданий (ультразвуковые стетоскопы).

Для съема акустического сигнала выпускается широ­кий ассортимент различных по назначению вибрационных датчиков: "Молот" (на стену), "Серп" (на раму), "Копейка" (на стекло), КПВ-2 (для стен и перекрытий), КПВ-8 (уни­версальный), РК 775 (ИК-стетоскоп, дальность 150 м, масса 15 г) и др.

Основные конструктивно-технологические направления развития – это уменьшение размеров стетоскопов и датчи­ков, использование более эффективных схемотехнических ре­шений (микроэлектроника), снижение энергопотребления, расширение диапазонов (радио, оптического, ультразвуково­го) передачи информации.

Предъявляемые к ним требования в значительной мере могут быть удовлетворены за счет использования ФЭ в облас­ти нанотехнологий.

Дата добавления: 2014-01-15