Смещение - мембрана
Cтраница 3
Звуковые волны могут также передаваться через черепную коробку. Здесь возможны два механизма передачи. В первом случае волны сжатия, воздействуя на кости черепа, заставляют практически несжимаемую перилимфу деформировать круглое или овальное окно. Поскольку эти два окна различаются по упругости, смещение эндолимфы вызывает смещение базилярной мембраны. Второй механизм основан на том факте, что смещение костей стимулирует лишь смещение в лестнице преддверия. В этом механизме перемещение базилярной мембраны вызвано поступательным движением, производимым инерцией. [31]
 |
Схема оптико-акустического анализатора с газовой ком - пенсацией.| Схема оптико-акустического газоанализатора с отражающей компенсирующей камерой. [32] |
Амплитуда колебаний температуры обычно составляет около 10 - 5 С. В качестве источников излучения используют излучатели, которые выполнены из хромоникелевой проволоки диаметром 0 3 мм, нагретой до 700 - 800 С. Конденсаторные микрофоны имеют чувствительность 10 - 15 мВ / бар. Относительное изменение электрической емкости микрофона при действии на камеру полного потока инфракрасной радиации отвечает в среднем изменению емкости на 0 3 пф при смещении мембраны на 1 мкм. [33]
В качестве первичного звена в большинстве конструкций манометров, дифманометров используется упругий элемент в виде мембраны или сильфона. Мембрана ( сильфон) перемещается пропорционально давлению и уравновешивается силами упругости. Упругость мембраны зависит от температуры. С целью свести к минимуму зависимость от свойств упругих элементов применяют способ газовой компенсации давления. При смещении мембраны из положения равновесия включается устройство подачи газа с обратной стороны мембраны для возврата ее в нулевое положение. Давление газа в момент уравновешивания равно давлению со стороны жидко-металлической среды. [34]
Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода длиной 25 мм, упирающегося в барабанную перепонку-мембрану, вибрирующую под воздействием звуковых волн. В среднем ухе имеются три слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремя, обеспечивающие передачу вибраций овальному окну на границе внутреннего уха. Во внутреннем ухе находится лабиринт, в состав которого входит улитка - трубка длиною 34 мм, спирально свернутая в 2 5 оборота наподобие раковины виноградной улитки. Улитка внутреннего уха заполнена жидкостью, которая приходит в движение под влиянием звуковых волн, передаваемых косточками среднего уха. Движение жидкости вызывает прогибание и смещение базилярной мембраны, проходящей вдоль всей улитки. Эта деформация базилярной мембраны сильнее всего выражена у основания улитки при воздействии высоких звуков, а у вершины - при воздействии низких. В месте максимальной деформации базилярной мембраны в результате возбуждения ее чувствительных клеток, волоски которых соприкасаются с нависающей над ними текториальной мембраной, происходит преобразование вибраций в нервные импульсы. Таким образом, частота звука различается в соответствии с тем участком базилярной мембраны, где происходит ее деформация, а его громкость - в зависимости от числа клеток, вовлеченных в деформацию. Затем информация передается в головной мозг по слуховому нерву, образованному отростками чувствительных волосковых клеток. [35]
 |
Схема регулятора давления газа.| Схема регулятора расхода газа. [36] |
Задание необходимого расхода осуществляется открытием установочного дросселя. При постоянном входном давлении регулятор поддерживает расход, заданный суммой сопротивлений обоих дросселей и хроматографической колонки. Сопротивление установочного дросселя определяется его начальным положением и не изменяется. Регулятор реагирует на изменение сопротивления колонки таким изменением сопротивления регулирующего дросселя, что их сумма всегда остается постоянной и расход не меняется. Например, при увеличении сопротивления колонки с повышением температуры растет давление в выходной камере и частично под мембраной. Это приводит к смещению мембраны вверх и дополнительному открытию регулирующего дросселя, что облегчает перетекание газа из промежуточной камеры в выходную. [37]
Необходимый расход задается открытием установочного дросселя. При постоянном входном давлении регулятор поддерживает расход, заданный суммой сопротивлений обоих дросселей и хро-матографической колонки. Сопротивление установочного дросселя определяется его начальным положением и не изменяется. Регулятор реагирует на изменение сопротивления колонки таким изменением сопротивления регулирующего дросселя, что их сумма всегда остается постоянной и расход не меняется. При увеличении сопротивления колонки с повышением температуры растет давление в выходной камере и частично под мембраной. Это приводит к смещению мембраны вверх и дополнительному открытию регулирующего дросселя, что облегчает перетекание газа из промежуточной камеры в выходную. В результате давление под мембраной снижается практически до первоначального уровня, а в выходной камере ( на входе в колонку) возрастает, и расход газа восстанавливается. [38]
Смещение мембраны 5 обнаруживают с помощью оптической системы Теплера. Для этого изображение решетки с ячейками, равными перемычкам, проектируется после отражения от мембраны 5 на другую такую же решетку так, чтобы при покоящейся мембране 5 изображения перемычек точно перекрывали отверстия второй решетки. При этих условиях сквозь вторую решетку свет не проходит. Однако незначительные смещения мембраны 5 или даже ее искажения приводят к увеличению количества света, проходящего через вторую решетку. Световой поток после второй решетки воспринимается фотоэлементом, фото-ток которого регистрируется обычными способами. Таким приемом удается обнаруживать смещения мембраны 5, значительно меньшие 0 1 и. Приемник Голея, как и другие тепловые приемники, наиболее пригоден для работы в инфракрасной области спектра. [39]
До сих пор в данном разделе мы рассматривали методы измерений, на основе которых можно определить акустические параметры ткани, усредненные по пути прохождения ультразвуковой волны. Однако часто требуется измерить пространственное распределение этих параметров по всему объему исследуемого образца. Такая задача возникает, например, когда необходимо провести сравнение участков нормальной ткани с теми областями, где замечены какие-либо патологические изменения. Одно из возможных решений поставленной задачи заключается в использовании систем, в которых предусмотрена возможность сканирования по пространству. Существуют, однако, системы совершенно другого типа, в которых результаты измерений воспроизводятся в виде изображений. Так, например, в системе Кальдерона и др. [27] пространственная картина затухания звука в исследуемом образце визуализируется по результатам измерения амплитуды смещения тонкой мембраны, приводимой в колебание коротким ( с шириной полосы 1 5 - 3 МГц) акустическим импульсом, прошедшим через образец. Амплитуда смещения мембраны измеряется с помощью сканирующего лазерного интерферометра. Следует отметить, что погрешности измерений затухания с помощью такой системы могут быть весьма значительными, однако их строгий анализ не проводился. [40]
 |
Конденсаторный микрофон. [41] |
Конденсаторный микрофон - приемник давления состоит из двух электродов. Один из электродов неподвижный. Он обычно выполняется в виде массивной латунной пластины. Она выполняется либо из тонкой полимерной пленки, металлизированной тонким слоем золота, либо из металлической фольги. Благодаря небольшому воздушному зазору электроды образуют конденсатор сравнительно большой емкости Со. Под влиянием падающей звуковой волны возбуждаются колебания мембраны. Следовательно, переменное напряжение на сопротивлении нагрузки R будет пропорционально амплитуде смещения мембраны. Для того чтобы смещение мембраны было пропорционально приложенному дав тению, необходимо, чтобы она вела себя как чисто упругое тело. Механическая система для частот не выше первого резонанса может рассматриваться как простая колебательная система, масса которой пропорциональна массе мембраны, а гибкость - результирующей гибкости мембраны и объема воздуха под мембраной. Для того чтобы система вела себя как чисто упругая, необходимо, чтобы первый резонанс системы лежал выше рабочего диапазона частот. Чувствительность микрофона пропорциональна гибкости подвижной системы и обратно пропорциональна расстоянию между электродами. [42]
Но в конце, естественно, напрашивается вопрос: почему уравнения для разных явлений столь похожи. Мы могли бы сказать: В этом проявляется фундаментальное единство природы. Это могло бы просто означать, что уравнения для разных явлений похожи; но тогда, конечно, мы не дали никакого объяснения. Фундаментальное единство могло бы означать, что все сделано из одного и того же материала, а4 потому подчиняется одним и тем же уравнениям. Звучит как неплохое объяснение, но давайте поразмыслим. Электростатический потенциал, диффузия нейтронов, поток тепла - неужели мы действительно имеем дело с одним и тем же маг териалом. Можем ли мы в самом деле представить себе, что электростатический потенциал физически идентичен температуре или-плотности частиц. Смещение мембраны явно не похоже на температуру. [43]
Они отличаются на величину Л / - 1, определяемую разностью фаз давлений. На низких и средних частотах разность фаз, а следовательно, и AF пропорциональны частоте и разности хода звуковых волн, попадающих на обе мембраны. Очевидно, что силы, действующие на мембраны, можно представить в виде двух компонент. Под действием силы F обе мембраны либо прогибаются внутрь, либо выгибаются наружу. При этом изменение подмембранных объемов одинаково, и воздух через каналы в неподвижном электроде не протекает. Вследствие этого можно считать, что каждая мембрана колеблется под действием силы F так же, как мембрана приемника давления. Под действием второй составляющей силы ( - AF) мембраны смещаются в одном направлении. При этом воздух перетекает из одного подмембранного объема в другой. При правильно выбранной конструкции в колебательной системе преобладает сопротивление трения, возникающее при движении воздуха в узких каналах. Так как эта составляющая силы пропорциональна частоте, то и скорость колебаний мембраны будет возрастать с частотой. Благодаря этому смещение мембраны, а следовательно, и чувствительность микрофона как приемника градиента давления, остается неизменной в рабочем диапазоне частот. Прикладывая электрическое напряжение между неподвижным электродом и одной из мембран, получим микрофон с кардиоид-ной характеристикой направленности. [44]
Конденсаторный микрофон - приемник давления состоит из двух электродов. Один из электродов неподвижный. Он обычно выполняется в виде массивной латунной пластины. Она выполняется либо из тонкой полимерной пленки, металлизированной тонким слоем золота, либо из металлической фольги. Благодаря небольшому воздушному зазору электроды образуют конденсатор сравнительно большой емкости Со. Под влиянием падающей звуковой волны возбуждаются колебания мембраны. Следовательно, переменное напряжение на сопротивлении нагрузки R будет пропорционально амплитуде смещения мембраны. Для того чтобы смещение мембраны было пропорционально приложенному дав тению, необходимо, чтобы она вела себя как чисто упругое тело. Механическая система для частот не выше первого резонанса может рассматриваться как простая колебательная система, масса которой пропорциональна массе мембраны, а гибкость - результирующей гибкости мембраны и объема воздуха под мембраной. Для того чтобы система вела себя как чисто упругая, необходимо, чтобы первый резонанс системы лежал выше рабочего диапазона частот. Чувствительность микрофона пропорциональна гибкости подвижной системы и обратно пропорциональна расстоянию между электродами. [45]
Страницы: 1 2 3 4